CC BY
4
Increasing the Efficiency of the Drying Process of Fruits Treated Using
SHF Method
1Popescu V., 2Tirsu M., 3Tsislinscaia N., 3Vishanu V., 3Balan M., 3Melenchuk M.
1State Agrarian University of Moldova, Kishinau, Republic of Moldova 2Institute of Power Engineering of Moldova, Kishinau, Republic of Moldova 3Technical University of Moldova, Kishinau, Republic of Moldova
Abstract. The aim of this work is to increase the efficiency of the fruit drying process with the SHF treatment in a uniform rectilinear movement. In order to achieve the purpose of the work, an experimental installation for fruit drying was developed with the application of the SHF treatment in the uniform rectilinear movement, on the basis of which the research was carried out. The efficiency of the drying process with the application of the experimental installation was estimated for 3 types of fruits: peaches, pears and apples. These types of fruit have been selected for the study because their drying is currently problematic, and they are of great interest to consumers and to processing and marketing businesses. The main results obtained regarding the application of the plant developed for fruit drying are: the drying process speed increase, the heat processing time decrease, the electricity consumption reduction, the dried fruit quality improvement and the processing costs reduction. Moreover, the installation is simple in terms of construction, low cost and easy use. At the same time, the installation allows the automation of the process, and during the research it demonstrated a high level of safety. The significance of the results obtained lies in solving a number of current problems faced by primary agri-food processing companies, by streamlining the process of drying fruit in rounds, mainly by reducing the technological processing costs and improving the quality of dried fruit for storage, marketing and use in nutrition.
Keywords: fruit drying, process efficiency, uniform rectilinear movement treatment, drying plant.
DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2022.3-55.10 UDC: 664.85.047.38
Sporirea eficientei procesului de uscare a fructelor tratate cu SHF 1Popescu V., 2Tîrsu M., 3Tislinscaia N., 3Visanu V., 3Balan M., 3Melenciuc M.
1Universitatea Agrarâ de Stat din Moldova 2Institutul de Energeticâ 3Universitatea Tehnicâ a Moldovei Chisinâu, Republica Moldova Rezumat. Scopul acestei lucrâri constâ în sporirea eficientei procesului de uscare a fructelor, prin tratarea cu SHF. Pentru atingerea scopului lucârii, a fost elaboratâ o instalatie experimentalâ pentru uscarea fructelor, cu aplicarea tratârii cu SHF în miscare rectilinie uniformâ, în baza câreia au fost realizate cercetârile. Eficienta procesului de uscare cu aplicarea instalatiei experimentale elaborate, a fost estimatâ pentru 3 tipuri de fructe: piersici, pere si mere. Au fost selectate pentru cercetare anume aceste tipuri de fructe, deoarece la momentul actual uscarea lor este problematicâ, iar ele prezintâ un mare interes pentru consumatori si pentru multe întreprinderi din domeniul prelucrârii si comecializârii produselor agroalimentare. Rezultatele principale obtinute privind aplicarea instalatiei experimentale sunt: cresterea vitezei procesului de uscare, micsorarea timpului de prelucrare termicâ, reducerea consumului de energie electricâ, cresterea calitâtii rondelelor de fructe uscate si micsorarea cheltuielilor de prelucrare. Mai mult decît atît, instalatia este simplâ din punct vedere constructiv, are cost redus si este usor de utilizat. Totodatâ instalatia permite automatizarea procesului de prelucrare în flux, cu monitorizarea riguroasâ a parametrilor tehnologigi, iar pe durata cercetârilor a demonstrat un nivel înalt de sigurantâ în functionare. Semnificatia rezultatelor obtinute constâ în solutionarea la o serie de probleme actuale cu care se confruntâ întreprinderile de prelucrare primarâ a produselor agroalimentare, prin eficientizarea procesului de uscare a fructelor în rondele, în baza tratarârii cu SHF în miscare rectilinie uniformâ, preponderent cu reducerea costurilor de prelucrare tehnologicâ si cresterea calitâtii rondelelor de fructe, pentru pâstrare, comercializare si utilizare în alimentare.
Cuvinte-cheie: uscarea fructelor, eficientizarea procesului, tratarea în miscare rectilinie uniformâ, instalatie de uscare.
© Popescu V., Tîrsu M. Tislinscaia N., Visanu V., Balan M., Melenciuc M. 2022
Повышение эффективности процесса сушки фруктов обработанных СВЧ 1Попеску В., 2Тыршу М., 3Цислинская Н., 3Вишану В., 3Балан М., 3Меленчук М.
1 Государственный Аграрный Университет Молдовы 2Институт энергетики 3Технический Университет Молдовы Кишинев, Республика Молдова Аннотация. Целью данной работы является повышение эффективности процесса сушки фруктов при обработки с СВЧ при равномерном прямолинейном движении продуктва. Для достижения поставленной в данной работе цели была разработана экспериментальная установка для сушки фруктов с применением СВЧ-обработки в равномерным прямолинейным движением продукта, на базе которой проводились исследования. Эффективность процесса сушки с применением разработанной экспериментальной установки оценивалась для трех видов фруктов: персиков, груш и яблок. Эти виды фруктов были выбраны для исследований, потому что они имеют высокое содержание железа и в настоящее время их сушка классическими методами так кака происходит окисление поверхностного слоя. Основными результатами, полученными при применении разработанной установки, являются: увеличение скорости процесса сушки, сокращение времени тепловой обработки, снижение расхода электроэнергии, повышение качества сухофруктов и снижение затрат на обработку. При этом установка проста с конструктивной точки зрения, имеет невысокую стоимость и удобна в эксплуатации. При этом установка позволяет автоматизировать процесс сушки фруктов, а в ходе исследований показала высокий уровень надежности в эксплуатации. Значимость полученных результатов заключается в решении ряда актуальных задач, стоящих перед предприятиями первичной агропродовольственной переработки, за счет рационализации процесса сушки фруктов в турах на основе обработки СВЧ с равномерным прямолинейным движением продукта, главным образом за счет снижения технологических затрат на обработку и повышение качества фруктовой нарезки для хранения, реализации и использования в питании населения.
Ключевые слова: сушка фруктов, эффективность процесса, обработка в равномерным прямолинейным движением, сушильная установка.
Introducere
Actualmente, ín procesele de uscare a fructelor si legumelor, se utilizeazá tehnologii clasice, bazate pe metode traditionale de procesare si instalatii cu eficientá scázutá, índeosebi cu consum sporit de energie electricá. Pefectionarea proceselor tehnologice de prelucrare primará a fructelor si legumelor, poate fi realizatá numai pe baza aplicárii unor tehnologii noi de procesare [5, 7, 9-11, 15-20, 24-27].
In scopul perfectionárii tehnologiilor de uscare a fructelor si legumelor, au fost realizate cercetári stiintifice de mai multi savanti din diferite tári, ínsá cercetárile respective nu au rezolvat complet problemele cu privire la uscarea produselor vegetale, ín special ce tine de reducerea consumului de energie electricá si a costurilor de prelucrare tehnologicá [1-8, 10, 1214, 17-23, 27-34].
Mai mult decat atat, problemele caracteristice proceselor de uscare se acutizeazá índeosebi ín cazul uscárii ín rondele a piersicilor, perelor si merelor, deoarece aceste fructe au un continut bogat ín fer si din cauza aceasta sunt instabile la procesele de oxidare si tratare termicá, iar durata mare a procesului de uscare ín baza tehnologiilor existente, afecteazá semnificativ calitatea fructelor ín procesul prelucrárii [9, 11, 20-27].
Asadar, dupa cum remarca cercetátorii din domeniu [1-4,7-10,12-14,17-23,27-34], cresterea vitezei procesului, si reducerea duratei de uscare, determiná o reducere a ratei de aparitie a proceselor fizico-chimice adverse si a defectelor, iar ín consecintá, aceasta determiná calitatea si aspectul produselor prelucrate.
Totodatá, ín timpul uscárii, este necesará o monitorizare riguroasá a procesului, iar uscátoarele existente si utilizate la momentul actual [5,9-11,15-20,23-26, 31-35] nu asigurá un control adecvat a parametrilor tehnologici, iar aceasta duce la o scádere a calitátii produsului final si la pierderi financiare pentru producátori.
Multi cercetátori remarcá ín lucrárile lor [610, 12-14, 17-23, 27-36], cá, uscarea produselor ín conditii controlate si cu monitorizarea riguroasá a parametrilor, pentru satisfacerea cerintelor consumatorilor este un proces difícil, dar totodatá si strict necesar.
Cel mai ráspandite tipuri de uscátoare aplicate de íntreprinderile specializate sunt uscátoarele cu flux de aer cald, care au fost analizate de multi cercetátori ín studiile lor [6, 8, 10, 12, 19, 28, 30].
Rezultatele utilizárii acestor uscátoare au arátat cá, cu cresterea temperaturii, creste viteza de uscare si se reduce timpul de uscare, ínsá marele dezavantaje ale acestor uscátoare sunt consumul ridicat de energie eletricá, cheltuieli
mari de prelucrare si calitatea scàzutà a produselor, din cauza defectelor de preuscare si carbonizare, apàrute la ridicarea temperaturii pentru cresterea vitezei procesului [6-10, 12, 19, 28, 30].
Uscarea cu microunde este o tehnologie modernà care a atras cercetàtori în ultimul timp, datorità disponibilitàtii resurselor si usurintei în utilizare [2-5, 13-18, 20-27].
Avantajele principale ale tehnologiilor cu microunde confírmate de multiple cercetàri sunt: viteza mai mare a procesului, durata micà de prelucrare tehnologicà si consumul redus de energie electricà [2-4, 15,' 16, 21-25, 31-34].
Deoarece nici o metodà nu este perfectà, dupà cum indicà cercetàtorii în lucràrile lor [8-11, 15-20, 24-29, 36-40] si aceastà metodà nu este farà neajunsuri, sau idealà, iar înafarà de avantajele mentionate mai sus, are si o serie de dezavantaje si probleme specifice, caracteristice procesului de uscare cu microunde.
Asadar, în lucràrile [3-5, 13-17, 20-27, 3135, 39-45], ceretàtorii au scos în evidentà faptul cà principala problemà a studiilor cineticii de uscare este cea a neuniformitàtii încàlzirii în procesul deshidratàrii cu SHF, iar distributia neuniformà a temperaturii în produs este un factor primordial în analizele de cineticà.
Cu alte cuvinte, comportamentul deshidràtirii a diferitor pàrti din produs, depinde de temperatura localà, deci problema uniformitàtii este evidentà atunci când se aplicà încalzirea cu microunde [2-5, 14-16, 21-26, 31-35, 46].
Îmbunàtàtirea uniformitàtii încàlzirii cu SHF în procesul de uscare, cercetàtorii o realizeazà prin rotirea probei si plasând-o în raza optimalà fatà dimeniunile cavitàtii si centrul ei, iar generatorul de microunde este amplasat deobicei lateral [3-5, 13-17, 20-27].
Totodatà, eficientizarea procesului poate fi realizatà numai prin studii ample, din punct de vedere cantitativ si calitativ, în vederea sporirii nivelului de eficentà, ceea ce ar creste gradul de uniformitae a uscàrii si calitatea produselor finite [1-4, 9, 17-23, 27-35].
Astfel, pentru identificarea solutiilor privind eficientizarea procesului de uscare a fructelor, a fost proiectatà, elaboratà, testatà si implementatà o instalatie experimentalà pentru uscarea fructelor în rondele, cu aplicarea tratàrii cu SHF în miscare rectilinie uniformà, în baza càreia au fost realizate cercetàrile.
Rezultatele cercetàrillor efectuate au demonstrat cà, aplicarea instalatiei elaborate la uscarea fructelor, pe exemplul piersilcilor, perelor
si merelor, permite: cresterea vitezei procesului de uscare, micsorarea timpului de prelucrare termicä, reducerea consumului de energie electricä, cresterea calitätii rondelelor de fructe procesate si micsorarea cheltuielilor de prelucrare.
Atingerea acestor rezultate a fost posibilä prin sporirea eficientei actiunii agentului de prelucarare termicä, prin pozitionarea efectivä a generatorului SHF in partea de sus a camerei de procesare si determinarea amplasärii eficiente in corelatie cu asigurarea temperaturii si incälzirii uniforme in fiecare punct al produsului, prin prelucrarea cu SHF in miscare rectilinie uniformä a productiei.
Totodatä, instalatia este simplä din punct vedere constructiv, are cost redus si este usor de utilizat. In afarä de aceasta, instalatia permite monitorizarea riguroasä a parametrilor tehnologici si prelucrarea in flux cu automatizarea procesului, iar parcursul cercetärilor a demonstrat un nivel inalt de sigurantä in functionare.
Reiesind din rezultatele obtinute, se poate de remarcat faptul cä cercetärile au contrubuit la solutionarea la o serie de probleme actuale cu care se confruntä intreprinderile de prelucrare primarä a produselor agroalimentare, prin sporirea eficientei procesului de uscare a fructelor in rondele, preponderent cu reducerea consumului de energie electricä, micsorarea costurilor de prelucrare tehnologicä si cresterea calitätii fructelor, pentru pästrare, comercializare si utilizare in alimentare.
MATERIALE SI METODE
Schema tehnologicä a instalatiei experimentale elaborate si utilizate pentru uscarea fructelor este prezentatä in figura 1.
Instalatia elaboratä permite de a utiliza in procesul de uscare a fructelor atit SHF, cit si convectia, iar in procesul de realizare a experimentelor, oferä oportunitatea de a examina uscarea fructelor, atit dupä metoda clasicä de uscare, cit si dupä metoda propusä - cu aplicarea tratärii cu SHF in miscare rectilinie uniformä.
Cercetärile cu privire la uscarea fructelor cu aplicarea instalatiei elaborate, au fost realizate pe exemplul piersicilor, merelor si perelor.
Au fost selectate fructele respective, deoarce la momentul actual, uscarea lor este problematicä si cu dificultäti, iar tehnologiile existente de procesare si deshidratare aplicate in cazul lor, au eficientä redusä [1-8,10, 12-14, 1723, 27-30, 33-38, 41-44].
1 - ventilator; 2 - schimbator de caldura; 3 - senzor de viteza a aerului; 4,5 - senzori de temperatura si umiditate a aerului la intrare; 6 - rondele de fructe supuse prelucrarii; 7 - traductor de masa pentru produs; 8 - camera de uscare; 9 - generator SHF; 10 - suport pentru produs; 11, 12 - senzori de temperatura si umiditate a aerului la iesire; 13 - calculator. Figura 1. Schema tehnologica a instalatiei experimental elaborate pentru uscarea fructelor. 1 - fan; 2 - heat exchanger; 3 - air speed sensor; 4,5 - inlet air temperature and humidity sensors; 6 -fruit rounds subjected to processing; 7 - mass transducer for the product; 8 - drying chamber; 9 - SHF generator; 10 - product support; 11, 12 - outlet air temperature and humidity sensors; 13 - computer. Figure 1. Technological scheme of the experimental plant developed for fruit drying.
Pentru realizarea cercetarilor si pentru estimarea eficientei aplicarii instalatiei elaborate, fructele pentru uscare au fost taiate in rondele de diferite grosimi: 2,4,6,8,10 mm si au fost prelucrate pentru comparatie, atit dupa tehnologia clasica de uscare, cit si dupa tehnologia propusa -cu aplicarea tratarii cu SHF.
Pentru uscarea fructelor in baza instalatiei elaborate, cu aplicarea convectiei, se utilizeaza ventilatorul 1, care antreneaza getul de aer prin schimbatorul de caldura 2, spre camera de uscare 8, in care este amplasat produsul pentru prelucrare 6, care apoi iese impreuna cu vaporii de umiditate prin hota de evacuare.
Pentru uscarea cu aplicarea SHF, se utilizeaza ventilatorul 1, care antreneaza aerul pe aceeasi cale si se conecteaza generatorul 9, pentru tratarea fructelor cu SHF.
Pentru monitorizarea procesului de uscare se conecteaza calculatorul 13, si softul specializat IgiCOM&UT Dryer-V.2.0 care este in conexiune
cu senzorii de vitezä a aerului, temperatura a aerului, umiditate, masä 3, 4, 5, 7, 11, 12.
In cercetarea procesului de uscare a fructelor, pentru fiecare metodä aplicatä, au fost examinati urmätorii parametrii: viteza procesului de uscare, timpul de prelucrare termicä, consumul de energie electricä si calitatea rondelelor de fructe uscate.
REZULTATE SI DISCUTII
Asadar, cercetänd procesul de uscare a fructelor, in baza instalatiei experimentale elaborate, s-a constatat cä, pentru a creste eficienta procesului, este necesar de a majora rata de difuzie a umiditätii din produs in timpul tratärii termice.
Acest fapt s-a dovedit de a fi posibil numai prin inlocuirea aportului de cäldurä din exterior pe unul din interior, iar acest mecanism a fost posibil de fi realizat prin aplicarea tratärii cu SHF in miscare rectilinie uniformä.
S-a observât, îndeosebi, cà, eficienta procesului este într-o strânsà dependentà de durata prelucràrii tehnologice, care la rândul sàu depinde de metoda aplicatà si de intensivitatea parametrilor de tratare termicà.
In figura 2 se prezintà ca exemplu, curbele reducerii umiditatii în procesul de uscare a fructelor tàiate în rondele cu grosimea optimalà de
4 mm, cu aplicarea metodei clasice, pentru 5 regimuri selectate, din seria celor examinate.
Analizind curbele de uscare a fructelor prin metoda clasica, pentru diferite regimuri de uscare, s-a observat o scadere uniforma a umiditatii in timp, iar durata scaderii umiditatii de la valoarea initiala de 90 ± 0,1%, pana la cea finala de 18 % ± 0,1%, variaza in functie de regimul termic.
Durata de uscare, Drying time, min.
Figura 2. Curbele de uscare a fructelor prin metoda clasica. Figure 2. Fruit drying curves by the classical method.
Astfel, ca exemplu, pentru grosimea optimalá a rondelei de 4 mm si umiditatea initialá a fructelor 90 ± 0,1% s-a constatat cá: pentru temperatura de 50°C - durata de uscare este de 271 minute, pentru temperatura de 60°C - durata de uscare este de 227 minute, pentru temperatura de 70°C - durata de uscare este de 186 minute, pentru temperatura de 80°C - durata de uscare este de 160 minute, iar pentru temperatura de 90°C - durata de uscare a constituit 111 minute.
Asadar, la uscarea prin metoda clasicá, conform curbelor de scádere a umiditátii, s-a observat cá durata de uscare este invers proportionalá cu temperatura regimului si variazá ín limitele 111 minute si 271 minute, iar viteza de uscare variazá íntre 0,1%/minut si 0,6/minut.
In figura 3 se prezintá, curbele reducerii umiditátii ín procesul de uscare a fructelor táiate ín rondele cu grosimea optimalá de 4 mm, cu aplicarea metodei propuse de tratare cu SHF ín miscare rectilinie uniformá, pentru 5 regimuri selectate, din seria celor examinate.
Analizínd curbele de uscare prin metoda propusá, s-a constatat cá, durata scáderii umiditátii fructelor de la cea initialá de 90 ± 0,1% , paná la cea finalá de 18 ± 0,1%, depinde de regimul de tartare ín felul urmátor: pentru 360W - durata de uscare a este de 80 minute, pentru 315W - 120 minute, pentru 270W - 161 minute, pentru 225W - 201 minute, iar pentru 180W - 260 minute.
360 W 315 W 270 W 225 W 180 W
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Durata de uscare, Drying time, min.
Figura 3. Curbele de uscare a fructelor prin metoda propusa. Figure 3. Fruit drying curves by the proposed method.
Astfel, la uscarea prin tratarea cu SHF in miscare rectilinie uniformä, conform curbelor de scädere a umiditätii, s-a observat cä durata de uscare este invers proportionalä cu puterea sursei si variazä in limitele 80 minute si 260 minute, iar viteza de uscare variazä intre 0,2 %/minut si 0,8 %/minut.
Totodatä, s-a stabilit cä, utilizänd metoda clasicä, pentru uscarea fructelor täiate in róndele cu grosimea optimalä de 4 mm, la o viteza optimalä a aerului de 2,0 m/s, consumul de energie electricä variazä intre 0,61-1,12 kWh, in dependentä de tipul fructelor si umiditatea acestora, iar cu aplicarea metodei de tratare cu SHF in miscare rectilinie uniformä, consumul variazä intre 0,36-0,77 kWh.
Consumul ridicat de energie electricä, la uscarea prin metoda clasicä, in raport cu aplicarea metodei propuse, are loc din cauza utilizärii ineficinte a sursei de tratare termicä, care necesitä o putere mai ridicatä si un timp mai mare pentru uscarea fructelor pinä la umiditatea optimalä.
Asadar, datoritä eficentizärii procesului, cu sporirea eficientei actiunii sursei de tratare termicä si reducerea duratei de prelucrare, consumul de energie electricä la uscarea fructelor cu aplicarea tratärii cu SHF in miscare rectilinie uniformä, este in mediu cu 32% mai mic, fatä de cel al metodei clasice, iar acest fapt permite reducerea semnificativä a cheltuielilor de prelucrare tehnologicä si a costului produselor procesate.
Reducerea consumului de energie electricä, in baza metodei propuse pentru uscarea fructelor, se datoreazä utilizärii eficiente a sursei de
incálzire la tratarea térmica, gratie prelucrárii rondelelor in miscare rectilinie uniformá, care permite eficientizarea actiunii agentului de tratare, cu sporirea gradului de uniformitate a uscárii, cresterea vitezei si reducerea duratei procesului.
In afará de aceasta, solutionarea acestei probleme, privind sporirea eficientei actiunii agentului de prelucarare termicá si cresterea gradului de tratare uniformá, a fost posibilá si prin pozitionarea oportuná a generatorului SHF in partea de sus a camerei de procesare, cu stabilirea coordonatelor pozitiei de amplasare eficientá, in corelatie cu asigurarea temperaturii si incálzirii uniforme in fiecare punct al produsului supus prelucrárii termice:
T(x,y,z)L=o = T0
QT(x,y,z)
dx
x = ±R V
(1) (2)
usp
x=R
gj(X,y,Z)
~dz
z = 0,l 9
(3)
= +^(Ts-Tp) /Lsp
z=o;l
unde:
- T0 - temperatura produsului ínainte de al supune prelucrárii, °C;
0
- Ts - temperatura la suprafata produsului ín timpul prelucrárii, °C;
- Tp - temperatura ín interiorul produsului supus prelucrarii, °C.
Totodatá, pentru analiza calitátii, fructele uscate prin metoda clasicá si cele uscate dupá metoda propusá cu aplicarea tratárii cu SHF ín miscare rectilinie uniformá, au fost examínate din punct de vedere al rigorilor impuse pentru
utilizare spre consum si cerintelor pietei pentru realizare si comercializare consumatorilor.
Astfel, fructele au fost examinate din punct de vedere a urmátorilor indicatori: aspectul rondelelor, culoare, miros, gust.
In Figura 4 se reprezintá analiza calitátii rondelelor de fructe uscate prin metoda clasicá, iar ín figura 5 - analiza calitátii rondelelor de fructe uscate prin metoda propusá.
Figura 4. Analiza calitátii rondelelor de fructe uscate prin metoda clasica. Figure 4. Analysis of the quality of dried fruit slices by the classical method.
Figura 5. Analiza calitatii rondelelor de fructe uscate prin metoda propusa. Figure 5. Analysis of the quality of dried fruit slices using the proposed method.
Analizínd calitatea fructelor uscate prin ambele metode aplicate, s-a observat cá, rondelele de fructe uscate prin metoda propusá cu aplicarea tratárii cu SHF ín miscare rectilinie uniformá, au calitate mai ridicatá fatá de cele uscate prin metoda clasicá, din punct de vedere al cerintelor impuse de piatá si necesitátile clientilor pentru comercializare si consum, cum ar fi: aspectul rondelelor, culoare, miros si gust.
Asadar, rezultatele cercetárilor efectuate au confirmat cá, utilizarea instalatiei experimentale elaborate pentru uscarea fructelor
cu aplicarea tratárii cu SHF ín miscare rectilinie uniformá, sporeste gradul de uniformitate a tratárii, creste viteza procesului si reduce durata de prelucrare termicá, contribuind la cresterea productivitátii si a calitátii produselor procesate.
Mai mult decít atít, la uscarea fructelor cu aplicarea metodei propuse, consumul de energie electricá se reduce cu circa 32% fatá de metoda clasicá de uscare, fapt ce premite reducerea cheltuielelor de prelucrare tehnologicá si a costurilor produselor pentru comercializare consumatorilor.
Totodata, instalatia elaborata este simpla din punct vedere constructiv, este usor de utilizat, are cost redus, ofera posibilitatea prelucrarii in flux tehnologic, cu monitorizarea riguroasa a parametrilor tehnologici si automatizarea procesului, iar pe durata cercetarilor a demonstrat un nivel inalt de siguranta in functionare.
CONCLUZII
In baza analizei rezultatelor cercetarilor realizate si examinand procesul de uscare a fructelor cu aplicarea instalatiei experimentale elaborate, s-a constatat ca, pentru a spori eficienta procesului, este necesar de a majora rata de difuzie a umiditatii din produs in timpul prelucrarii tehnologice, iar acest fapt a fost posibil numai prin inlocuirea aportului de energie din exterior pe unul din interior, aplicind tratarea cu SHF in miscare rectilinie uniforma.
Astfel, rezultatele cercetarilor au demonstrat ca instalatia elaborata pentru uscarea fructelor cu aplicarea metodei propuse, permite: cresterea vitezei de uscare, reducerea duratei procesului, cresterea gradului de uniformitate a tratarii si a calitatii produselor procesate, pentru toate cele 3 tipuri de fructe examinate: piersici, pere si mere.
Asadar, datorita eficentizarii procesului, la uscarea fructelor cu aplicarea metodei de tratare cu SHF in miscare rectilinie uniforma, consumul de energie electrica se reduce cu circa 32% comparativ cu uscarea dupa metoda clasica, fapt ce premite reducerea cheltuielelor de prelucrare tehnologica si a costurilor produselor pentru comercializarea ulterioara consumatorilor.
Mai mult decit atit, instalatia elaborata este simpla din punct vedere constructiv, este usor de utilizat, are cost redus si ofera posibilitatea monitorizarii riguroase a parametrilor tehnogici, cu automatizarea procesului de prelucrare in flux, iar pe durata cercetarilor a demonstrat un nivel inalt de siguranta in functionare.
Bibliografie (References)
[1] Esposito B., Sessa M., Sica D., Malandrino O. Towards Circular Economy in the Agri-Food Sector. Sustainability, 2020, vol. 12, nr. 18, pp. 95-107, doi: 10.3390/su12187401.
[2] Jajcevic D., Siegmann E., Radeke C., Khinast J. Large-scale CFD-DEM simulations of fluidized granular systems. Chemical Engineering Science, 2013, vol. 98, pp. 298-310.
[3] Zhu H., Zhou Z., Yang R., Yu A. Discrete Particle Simulation of Particulate Systems: Theoretical Developments. Chemical Engineering Science, 2007,
vol. 62, nr. 13, pp. 3378- 3396, doi: 10.1016.2006.12.089.
[4] Panzella L., Moccia F., Nasti R., Marzorati S., Verotta L., Napolitano A., Bioactive Phenolic Compounds From Agri-Food Wastes. Frontiers in Nutrition, 2020, vol. 7, pp. 60-68, doi: 10.3389/fnut.2020.00060.
[5] Doymaz I. Air-drying characteristics of tomatoes.
Journal of Food Engineering, 2007, nr. 78, pp. 12911297.
[6] Pagotto M., Halog A. Towards a Circular Economy in Australian Agri-food Industry. Journal of Industrial Ecology, 2016, vol. 20, nr. 5, pp. 11761186, doi: 10.1111/jiec. 12373.
[7] Horabik J., Molenda M. Parameters and Contact Models for DEM Simulations of Agricultural Granular Materials. Biosystems Engineering, 2016, vol. 147, pp. 206-225, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2016.02.017.
[8] Paiva T., Ribeiro M., Coutinho P. Collaboration, Competitiveness Development, and Open Innovation. Journal of Open Innovation: Technology, Market, and Complexity, 2020, vol. 6, nr. 4, pp. 416-424, doi: 10.3390/joitmc6040116.
[9] Doymaz I. Convective Drying Kinetics of Strawberry. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2008, 47, pp. 914-919.
[10] Oliveira S., Brandäo T., Silva C. Influence of Drying Processes and Pretreatments on Nutritional and Bioactive Characteristics of Dried Vegetables: a review. Food Engineering Reviews, 2016, vol. 8, nr. 2, pp. 134-163.
[11] Feng H., Tang J., Cavalieri R. Combined Microwave and Spouted Bed Drying of Diced Apples: Effect of Drying Conditions on Drying Kinetics and Product Temperature. Drying Technology: An International Journal, 1999, nr. 17, pp. 1981-1998.
[12] Figiel A. Drying Kinetics and Quality of Beetroots Dehydrated by Combination of Convective and Vacuum-Microwave Methods. Journal of Food Engineering, 2010, nr. 98, pp. 461-470.
[13] Scram J., Hall D., Stuckey D. Bioethanol from Grapes in the European Community. Biomass and Bioenergy, 1993, vol. 5, nr. 5, pp. 347-358, doi: 10.1016/0961-9534(93)90014.
[14] Ranjbaran M., si Zare D. Simulation of Energetic-and Exergetic Performance of Microwave- Assisted Fluidized Bed Drying of Soybeans. Energy, 2013, vol. 59, pp. 484-493, doi: 10.1016/j.energy.2013.06.057.
[15] Askarishahi M., Maus M., Schröder D., Slade D.,, Martinetz M., Jajcevic D. Mechanistic Modelling of Fluid Bed Granulation. International Journal of Pharmaceutics, 2020, vol. 573, pp. 8837-8845, doi: 10.1016/j.ijpharm.2019.118837.
[16] Kaensup W., Wongwises S., Chutima S. Drytng of Pepper Seeds Using a Combined Microwave/Fluidized Bed Dryer. Drying Technology, 1998, vol. 16, nr. 3-5, pp. 853-862, doi: 10.1080/07373939808917440.
[17] Jittanit W., Srzednicki G., Driscoll R.., Seed Drying in Fluidized and Spouted Bed Dryers. Drying Technology, 2010, vol. 28, nr. 10, pp. 1213-1219, doi: 10.1080/07373937.2010.483048.
[18] Tsuji Y., Kawaguchi T., Tanaka T. Discrete Particle Simulation of Two-Dimensional Fluidized Bed. Powder Technology, 1993, vol. 77, nr. 1, pp. 7987, doi: 10.1016/0032- 5910(93)85010-7.
[19] Roberts J., Kidd D., Padilla-Zakour o. Drying Kinetics of Grape Seeds. Journal of Food Engineering, 2008, vol. 89, nr. 4, pp. 460-465, doi: 10.1016/j.jfoodeng.2008.05.030.
[20] Kaya A., Aydin O. An Experimental Study on Drying Kinetics of Some Herbal Leaves. Energy Conversion and Management, 2010, nr. 50, pp. 118124.
[21] Daud W. Fluidized Bed Dryers — Recent Advances. Advanced Powder Technology, 2008, vol. 19, nr. 5, pp. 403-418, 10.1016/S0921-8831(08)60909-7.
[22] Ranjbaran M., Emadi B., Zare D. Simulation of Deep-Bed Paddy Drying Process and Performance. Drying Technology, 2014, vol. 32, pp. 919-934, doi: 10.1080/07373937.2013.875561.
[23] Jin G., Zhang M., Fang Z., Cui Z., Song C. Numerical Investigation on Effect of Food Particle Mass on Spout Elevation of a Gas-Particle Spout Fluidized Bed in a Microwave-Vacuum Dryer. Drying Technology, 2015, vol. 33, nr. 5, pp. 591-604, doi: 10.1080/07373937.2014.965317.
[24] Lane W., Storlie C., Montgomery C., Ryan E. Numerical Modeling and Uncertainty Quantification of a Bubbling Fluidized Bed with Immersed Horizontal Tubes. Powder Technology, 2014, vol. 253, pp. 733-743, doi: 10.1016.2013.11.037.
[25] Sharma Y., Mangla S., Patil p., Liu S., When Challenges Impede the Process: For Circular Economy-Driven Sustainability Practices in Food Supply Chain. Management Decision, 2019, vol. 57, nr. 4, pp. 995-1017, doi: 10.1108/MD-09-2018-1056.
[26] Doymaz I. Drying Kinetics of Black Grapes Treated with Different Solutions. Journal of Food Engineering, 2006, nr.76, pp. 212-217.
[27] Goksu E., Sumnu G., Esin A. Effect of Microwave on Fluidized Bed Drying of Macaroni Beads. Journal of Food Engineering, 2005, nr. 66, pp. 463-468.
[28] Pagotto M., Halog A. Towards a Circular Economy in Australian Agri-food Industry. Journal of Industrial Ecology, 2016, vol. 20, nr. 5, pp. 11761186, doi: 10.1111/jiec. 12373.
[29] Horabik J., Molenda M. Parameters and Contact Models for DEM Simulations of Agricultural Granular Materials. Biosystems Engineering, 2016, vol. 147, pp. 206-225, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2016.02.017.
[30] Chou S., Chua K. New Hybrid Drying Technologies for Heat Sensitive Foodstuffs. Trends in Food Science & Technology, 2016, vol. 12, p. 359369, Bucharest, doi: 10.1016/S0924-2244(01)00102-9.
[31] Haseeb M., Zandi G., Hartani H., Pahi M., Nadeem S. Environmental Analysis of the Effect of Population Growth Rate on Supply Chain Performance and Economic Growth of Indonesia. Ekoloji, 2019, vol. 28, nr. 107, pp. 417-426.
[32] Syahrul S., Hamdullahpur F., Dincer I. Thermal Analysis in Fluidized Bed Drying of Moist Particles. Applied Thermal Engineering, 2002, vol. 22, nr. 15, pp. 1763-1775, doi: 10.1016/S1359-4311(02)00079-0.
[33] Matsen J., Hovmand S., Davidson J. Expansion of Fluidized Beds in Slug Flow. Chemical Engineering Science, 1969, vol. 24, nr. 12, pp. 17431754, doi: 10.1016/0009- 2509(69)87018-1.
[34] Ozbek B., Dadali G. Thin-Layer Drying Characteristics and Modelling of Mint Leaves Undergoing Microwave Treatment. Journal of Food Engineering, 2007, nr. 83, pp. 541-549.
[35] Kahyaoglu L., Sahin, S., Sumnu, G. Spouted Bed and Microwave-Assisted Spouted Bed Drying of Parboiled Wheat. Food and Bioproducts Processing, 2012, nr. 90, pp. 301-308.
[36] Karaaslan S., Tunger I. Development of a Drying Model for Combined Microwave—Fan-Assisted Convection Drying of Spinach. Biosystems Engineering, 2007, nr. 100, pp. 44-52.
[37] Kardum J., Sander A., Skansi D. Comparison of Convective, Vacuum, and Microwave Drying Chlorpropamide. Drying Technology: An International Journal, 2001, nr. 19, pp. 167-183.
[38] Kaya A., Aydin O. An Experimental Study on Drying Kinetics of Some Herbal Leaves. Energy Conversion and Management, 2009, nr. 50, pp. 118124.
[39] Kaya A., Aydin O., Demirta§ C. Drying Kinetics of Red Delicious Apple. Biosystems Engineering, 2007, nr. 96, pp. 517-524.
[40] Kouchakzadeh A., Shafeei S. Modeling of Microwaveconvective Drying of Pistachios. Energy Conversion and Management, 2010, nr. 51, pp. 20122015.
[41] Koyuncu T., Tosun I., Pinar Y. Drying Characteristics and Heat Energy Requirement of Cornelian Cherry Fruits. Journal of Food Engineering, 2007, nr. 78, pp. 735-739.
[42] Li Z., Raghavan G., Wang N., Vigneault C. Drying Rate Control in the Middle Stage of Microwave Drying. Journal of Food Engineering, 2012, nr. 104, pp. 234-238.
[43] Liu S., Fukuoka M., Sakai N. A Finite Element Model for Simulating Temperature Distributions in Rotating Food During Microwave Heating. Journal of Food Engineering, 2013, nr. 115, pp. 49-62.
[44] Hazervazifeh A., Nikbakht A., Moghaddam P. Novel Hybridized Drying Methods for Processing of Apple Fruit: Energy Conservation Approach. Energy, 2016, nr. 103, pp. 679-687.
[45] Singh K. Development of a small capacity dryer for vegetables. Journal of Food Engineering, 1994, nr. 21, pp. 19-30.
[46] Castrica M., Rebucci R., Giromini C., Tretola M., Cattaneo D., Baldi A. Total Phenolic Content and Antioxidant Capacity of Agri-Food Waste and by-
products. Italian Journal of Animal Science, 2019, vol. 18, nr. 1, pp. 336-341, doi: 10.1080/1828051X.2018.1529544.
Date despre autori.
Popescu Victor Serghei.
Doctor în stiinte tehnice, conferentiar universitar, Departamentul 2 - Electrificarea agriculturii, mecanicâ si bazele proiectârii, Facultatea de Inginerie agrarâ si transport auto, Universitatea Agrarâ de Stat din Moldova. Domeniul de activitate stiintificâ îl constituie identificarea câilor de asigurare a fiabilitâtii sistemelor si perfectionarea tehnologiilor si utilajelor din sectorul agroindustrial. E-mail:vspopescu@mail.ru
a fi
Tirsu Mihai Stefan.
Institutul de energetica, Doctor in tehnica. Interesele sale de cercetare se refera la elaborarea scenarilor de interconectare a sistemului electroenergetic al Moldovei la ENTSO-E, a masurilor de fortificare §i dezvoltare a sistemului energetic, utilizarea §i integrarea SER, elaborarea echipamentelor inovative de dirijare §i control a fluxurilor de putere, eficienta energetica etc. tirsu.mihai@gmail.com
Tislinscaia Natalia Ion. Doctor în stiinte tehnice, conferentiar universitar, Universitatea Tehnicâ a Moldovei. Domeniul de activitate stiintificâ îl constituie idetificarea câilor de sporire a eficientei proceselor de prelucrare si perfectionarea tehnologiilor si utilajelor din industria alimentará. E-mail:
natalia.tislinscaia @ pmai.utm.md
Balan Mihail Mihail.
Doctorand, Universitatea Tehnicâ a Moldovei. Domeniul de activitate stiintificâ îl constituie perfectionarea tehnologiilor si utilajelor de prelucrare primarâ a produselor agroalimentare de formâ granularâ. E-mail:
balanmihail. utm@mail.ru
Visanu Vitali Valeriu.
Doctorand, Universitatea Tehnicâ a Moldovei. Domeniul de activitate stiintificâ îl constituie perfectionarea tehnologiilor si utilajelor de prelucrare primarâ si pâstrare a produselor agroalimentare de origine vegetalâ. E-mail:
isanuvitali@mail. ru
Melenciuc Mihail Gheorghe.
Doctorand, Universitatea Tehnicâ a Moldovei. Domeniul de activitate stiintificâ îl constituie perfectionarea tehnologiilor si utilajelor de prelucrare si pâstrare a produselor agroalimentare. E-mail:
mihail.melenciuc@pmai.utm.md
