CC BY
50
УДК 664.8.047
И. С. Шолдаев
ОБ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ ПРОЦЕССА КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ОВОЩЕЙ И СЕМЯН
I. S. Sholdaev
ABOUT BASIC LAWS OF THE PROCESS OF CONVECTIVE DRYING OF VEGETABLES AND SEEDS
Показано некоторое сходство экспериментальных данных конвективной сушки овощей и семян на примере семян арбуза сортов «Холодок» и «Кримсон Свит» и овощей (морковь, свекла, тыква, картофель). Опыты проводились на установке при различных параметрах сушильного агента. Получены и обработаны некоторые экспериментальные данные с целью дальнейшего вывода конкретных расчетных формул.
Ключевые слова: овощи, семена, сушка овощей и семян, конвективная сушка, формулы.
The paper shows some similarity of experimental data of convective drying of vegetables and seeds on the example of water-melon seeds of grades "Kholodok" and "Crimson Sweet" and vegetables (carrot, beet, pumpkin, potato). The experiences were carried out on the installation at various parameters of a drying agent. Some experimental data are received and processed for the further developing of specific calculation formulas.
Key words: vegetables, seeds, drying of vegetables and seeds, convective drying, formulas.
Целью наших исследований было выявление сходства основных закономерностей конвективной сушки семян (на примере семян арбуза сортов «Холодок» и «Кримсон Свит») и овощей (тыква, морковь, свекла, картофель). Для сравнения мы использовали собственные экспериментальные и литературные данные [1-6].
Опыты проведены на установке в восходящем потоке воздуха с размещением образцов высушиваемых объектов на металлической сетке [2-5]. Скорость воздуха изменялась в пределах
0,2-10,2 м/с, температура - в интервале от 25-45 до 60 °С. Характерные результаты (часть опытов) представлены на рис. 1, 2 в координатах ю - т. Приняты следующие обозначения: т0 -начальная масса высушиваемых образцов, г; тсух - сухая масса, г; w0 - начальная влажность, доли; w - текущая влажность, доли; Юотн - относительная влажность, Юотн = ю/ю0; т - текущее время сушки; т010 - конечное время сушки (до влажности 0,1); тотн - относительное время сушки, тотн = т/т01; dwjdt - скорость сушки; и - скорость сушильного агента (воздуха), м/с; t - температура воздуха, °С; ф - относительная влажность воздуха, в долях; и др.
Очевидно качественное сходство процессов сушки семян и овощей, однако имеется количественное расхождение параметров сушки, т. е. полученные зависимости имеют аналогичный характер для различных сортов семян при различных начальных условиях, при различных значениях температуры и скорости сушильного агента, включая режим естественной сушки, и в целом соответствуют основным положениям теории сушки.
Вследствие этого дальнейшей задачей являлось нахождение методов обработки опытных данных с целью получения расчетных зависимостей.
Некоторую полезную информацию дает обработка данных в координатах рис. 3-5. По приведенным данным и данным [2-6] получены аналитические зависимости вида
Ют = W0 - b ■ tn, (1)
где n = 0,25 для семян арбузов сортов «Холодок», «Астраханский», «Фотон», «Кримсон Свит» (для овощей n требует уточнения); b - коэффициент, зависящий от многих факторов (режим сушки, линейные размеры образцов и др.).
а б
Рис. 1. Кривые сушки семян арбуза сортов «Холодок» (размер семян - 11,02 х 6,32 х 1,51 мм) и «Кримсон Свит» (8,01 х 5,03 х 1,67 мм) в восходящем потоке воздуха на металлической сетке площадью 300 см2 при: а - и = 5,08 м/с, t = 45 °С, ф = 0,40. Линия 1 - Юо = 0,49, т0 = 20,80 г; 2 - Юо = 0,46; т0 = 8,12 г; б - и = 10,2 м/с, t = 45 °С, ф = 0,40. Линия 1 - Юо = 0,47, т0 = 49,84 г; 2 - Юо = 0,43, т0 = 26,0 г
Рис. 2. Экспериментальные данные по конвективной сушке овощей в координатах «влажность продукта - время сушки»: а - сушка моркови и свеклы при температуре 60 °С и скорости воздуха 5 м/с, размер образцов 10 х 10 х 10 мм [1]; б - сушка свеклы, на сетке:
60 °С, 0,2 м/с, 12 х 12 х 12 мм; в - тыквы, на мешковине: 35 °С, 2,6 м/с, 12 х 12 х 12 мм; г - морковь, на сетке: 60 °С, 0,2 м/с, 13 х 13 х 13 мм (см. также на с. 56)
б
а
в
г
д е
Рис. 2. Окончание: д - картофель, на сетке: 60 °С, 0,2 м/с, 12 х 12 х 12 мм; е - картофель, на сетке: 30 °С, 10,2 м/с, 12 х 12 х 12 мм (б-е - [2])
Рис. 3. Кривые сушки в относительных единицах семян арбуза сорта «Холодок» при конвективной сушке в восходящем потоке воздуха на металлической сетке площадью 300 см2 с ячейкой 1 х 1 мм: и = 10,2 м/с, ф = 0,40-0,45, размер семян 11,02 х 6,32 х 1,51 мм. Линия 1 - t = 45 °С, ю0 = 0,48; 2 - t = 35 °С, ю0 = 0,49; 3 - t = 25 °С, ю0 = 0,50
Ю0 - Шх’ доли
Рис. 4. Конвективная сушка семян арбуза сорта «Холодок» в восходящем потоке воздуха на металлической сетке площадью 300 см2 с ячейкой 1 х 1 мм: и = 10,2 м/с, ф = 0,40-0,45, размер семян 11,02 х 6,32 х 1,51 мм. Линии 1 и 1 - t = 25 °С, ю0 = 0,50; 2 и 2' - 35 °С, 0,49;
3 и 3' - 45 °С, 0,48; (1-3) - кривые сушки; (1'-3') -соответствующие им кривые разности начальной и текущей влажности
Юс И (Юо - Юс), доли
Рис. 5. Результаты сушки тыквы сорта «Крошка» в восходящем потоке воздуха на металлической сетке площадью 300 см2 при и = 2,6 м/с,
/ = 35 °С, ф = 0,25-0,36, Ю0 = 0,81, т0 = 266,80 г, тсух = 49,84 г, кубики 20 х 20 х 20 мм; 1 - кривая скорости сушки ¿Ю/йс; 2 - кривая скорости удаления воды й?(Юо - Юс)/^х
Определенные возможности дает обработка опытных данных в координатах юотн - тотн (рис. 3 в качестве примера) и в аналитическом виде, аналогичном зависимости (1). Для получения конкретной расчетной формулы проводятся накопление и обработка экспериментальных данных.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сушка пищевых растительных материалов и субстратов / Г. К. Филоненко, М. А. Гришин, Я. М. Гольденберг, В. К. Коссек. - М.: Пищ. пром-сть, 1998. - 440 с.
2. Шолдаев И. С. Некоторые экспериментальные данные по сушке овощей // Материалы 3-й Междунар. науч.-техн. конф. «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования». - Вологда, 2007. - Т. 2. - С. 161-164.
3. Шолдаев И. С., Ильина С. А., Соловьева А. П. О закономерностях конвективной сушки (по экспериментальным данным) // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - 2008. - № 2 (43). - С. 215-217.
4. Характерные параметры процесса конвективной сушки семян / И. С. Шолдаев, С. А. Ильина, А. П. Соловьева, Р. Х. Карапаев // Материалы 5-й Всерос. науч.-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики «АНТЭ-09». Т. 1. - Казань: КГТУ, 2009. -С. 610-612.
5. Шолдаев И. С., Ильина С. А. Основные параметры конвективной сушки продуктов // Проблемы энер-го- и ресурсосбережения: сб. науч. тр. - Саратов: Сарат. ГТУ, 2010. - С. 305-310.
6. Шолдаев И. С. О возможности обобщения экспериментальных данных по конвективной сушке материалов // Материалы 12-й Междунар. молод. науч. конф. «Севергеоэкотех». 5 ч. - Ухта: УхГТУ, 2011. - С. 71-73.
Статья поступила в редакцию 19.10.2011
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Шолдаев Иван Сангаджиевич - Астраханский государственный технический университет; старший преподаватель кафедры «Теплоэнергетика»; akilyin@newmail.ru.
Sholdaev ¡van Sangadzhievich - Astrakhan State Technical University; Senior Teacher of the Department "Heat-and-Power Engineering"; akilyin@newmail.ru.
