Научная статья на тему 'ЗАВИСИМОСТЬ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ПРОЦЕССЕ СУШКИ ПЛОДОВ'

ЗАВИСИМОСТЬ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ПРОЦЕССЕ СУШКИ ПЛОДОВ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

CC BY
212
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СУШКА / ДАВЛЕНИЕ / ТЕМПЕРАТУРА / ВЛАЖНОСТЬ / СЕЛЬХОЗПРОДУКТЫ / АБРИКОС / КУРАГА

Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Рустамов Элёр Самиевич

Сохранение плодов и овощей методом сушки является одним из древних видов консервирования. Влажность сушенных плодов и овощей составляет от 8 до 25%, что обеспечивает длительное их хранение. Сушка не только удлиняет сроки хранения, но и обеспечивает высокую сохраняемость качества и питательных веществ сырья. Кроме этого, при сушке масса продукта уменьшается на 75-80%, что значительно сокращает затраты при транспортировке.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим технологиям , автор научной работы — Рустамов Элёр Самиевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEPENDENCE OF HUMIDITY AND AIR TEMPERATURE DURING FRUIT DRYING

Preservation of fruits and vegetables by drying is one of the ancient types of canning. Humidity of dried fruits and vegetables ranges from 8% to 25%, which ensures their long-term storage. Drying not only lengthens the shelf life, but also ensures a high preservation of the quality and nutrients of the raw materials. In addition, during drying, the weight of the product is reduced by 75-80%, which significantly reduces the cost of transportation.

Текст научной работы на тему «ЗАВИСИМОСТЬ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ПРОЦЕССЕ СУШКИ ПЛОДОВ»

№ 11 (104)

A UNI

¿ЗДй. ТЕ)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ноябрь, 2022 г,

ЗАВИСИМОСТЬ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ПРОЦЕССЕ СУШКИ ПЛОДОВ

Рустамов Элёр Самиевич

ассистент,

Бухарский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Бухара E-mail: relyor@inbox. ru

DEPENDENCE OF HUMIDITY AND AIR TEMPERATURE DURING FRUIT DRYING

Elyor Rustamov

Assistant,

Bukhara Engineering and Technology Institute, Uzbekistan, Bukhara

АННОТАЦИЯ

Сохранение плодов и овощей методом сушки является одним из древних видов консервирования. Влажность сушенных плодов и овощей составляет от 8 до 25%, что обеспечивает длительное их хранение. Сушка не только удлиняет сроки хранения, но и обеспечивает высокую сохраняемость качества и питательных веществ сырья. Кроме этого, при сушке масса продукта уменьшается на 75-80%, что значительно сокращает затраты при транспортировке.

ABSTRACT

Preservation of fruits and vegetables by drying is one of the ancient types of canning. Humidity of dried fruits and vegetables ranges from 8% to 25%, which ensures their long-term storage. Drying not only lengthens the shelf life, but also ensures a high preservation of the quality and nutrients of the raw materials. In addition, during drying, the weight of the product is reduced by 75-80%, which significantly reduces the cost of transportation.

Ключевые слова: сушка, давление, температура, влажность, сельхозпродукты, абрикос, курага.

Keywords: drying, pressure, temperature, humidity, agricultural products, apricot, dried apricots.

Введение. Существуют различные способы сушки, однако необходимое требование ко всем способам - обеспечить высокое качество сушеного продукта при наименьших производственных затратах.

В Республике Узбекистан с каждым годом наращивается производство сельскохозяйственной продукции, например, в январе-сентябре месяце 2021 года собрано 2070,7 тысячи тонн - плодов и ягод, 1313,7 тысячи тонн - винограда [1].

Но в данное время всего лишь 20 % этой продукции промышленно перерабатываются. Поэтому разработка и внедрение новых методов сушки, обеспечивающих высокое качество конечного продукта при низких затратах, является актуальной.

В настоящей работе рассматривается проблема рациональной сушки плодов (на примере абрикоса) с использованием методов воздействия на продукт высокого давления с резким его сбросом: анализ зависимости давления и температуры сушки в зоне мгновенного сброса давления.

Аналитический обзор литературы. В научно-технической литературе представлен анализ комбинированного термомеханического способа сушки материалов: нагрев влажного материала под действием давления с последующим его сбросом. Так в

работе [2] приведен обзор исследований по этой теме, где сказано, что обезвоживание за счет накопленной материалом тепловой энергии впервые было применено в процессе сушки «сбросом» давления в работах В.В.Ягова и др. Физической основой этого метода является максимальное использование эффекта от интенсивного молярного переноса пара, возникающего после предварительного прогрева влажного материала под давлением и последующего быстрого его снижения. Величина начального давления определяет глубину термообработки материала.

В других работах получены положительные экспериментальные результаты по применению данного метода при сушке древесины [3] и дисперсных материалов (цеолит, лигнин и торф) [4]. Так в работе [4] применение комбинированного метода сушки для цеолита с использованием СВЧ-нагрева позволило сократить время сушки в 1,5 раза по сравнению с конвективным способом при одинаковом температурном режиме.

В работе [5] реализован способ мгновенной сушки плодов, включающий предварительный нагрев плодов, проведение сброса давления в сушильном бункере, повторение этапа с последующим проведением вакуумной сушки, пока массовая влажность

Библиографическое описание: Рустамов Э.С. ЗАВИСИМОСТЬ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ПРОЦЕССЕ СУШКИ ПЛОДОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 11(104). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14652

№ 11 (104)

A UNI

¿ЗДй. ТЕ)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ноябрь, 2022 г,

плодов и овощей не достигнет 10-25%. Однако, существующих технологий сушки с сбросом давления невозможно использовать для нашего местного сырья. Поэтому определение рациональных режимных параметров сушки с сбросом давления, рассчитанное на местное сырьё, является актуальной.

Методы исследований. На основе ряда проведённых исследований обосновано влияния времени воздействия давления сжатого воздуха и период ее мгновенного сброса на процесс сушки плода абрикоса, а также изучено изменение относительной влажности воздуха от температуры среды. Объектом исследования был выбран местный сорт абрикоса (Субхони). В плодах этого сорта содержится до 25 % сахара (сахароза, фруктоза и глюкоза). Органические кислоты в основном представлены яблочной и лимонной. Богат минеральными солями, микроэлементами,

органическими кислотами, пектиновыми веществами, различными витаминами: Л, C, В1, В2, РР. Начальная влажность составляет 80-85%. Абрикос - культура сухофруктового направления и широко используется в сушке [6].

Из плодов готовят урюк (сушенный плод абрикоса с косточкой), кайсу (сушенный целый плод абрикоса без косточки), курагу (половинчатые долки абрикоса). Для нашего случая получали курагу с конечной влажностью 18-20%.

Перед сушкой проводили мойку абрикосов, разрезание их на две половинки с отделением косточек и обработку материала в растворе лимонной кислоты.

Для исследования комбинированного метода сушки с использованием сброса давления и инфракрасного (ИК) нагрева была создана лабораторная установка (рис.1) [7].

1 - компрессор; 2 - автоматическая система сбора данных с использованием персонального компьютера; 3 - герметичная камера для первичного обеэвоживания продукта; 4 - ИК-излучатели; 5 —поддон; 6 - ресивер.

Рисунок 1. Схема экспериментальной лабораторной установки

Основой установки является герметичная специальная камера, в которой размещается исследуемые образцы материала. Поддон для материала представляет собой емкость с сетчатым дном (размеры ячеек 6х6 мм, диаметр проволоки 0,6 мм), в поддон помещалась навеска половинок абрикоса толщиной слоя 8-10 мм. Поддон размещается на уголчатых подставках. Над поддоном размещены ИК-генераторы для нагрева материала. Камера имеет окно из кварцевого стекла.

Камера снабжена системой подачи сжатого воздуха с автоматической поддержкой заданного давления. Для осуществления удаления влаги методом сброса давления установка имеет специальный вентиль и ресивер. Установка позволяет нагревать образец под давлением до 0,8 МПа и осуществлять сброс давления. Нагрев образца производится с помощью источников ИК-излучения мощностью 1 кВт каждый.

Установка снабжена системой контроля и автоматического сбора данных показателей процесса нагрева и сброса давления. Основные показатели, позволяющие контролировать и управлять процессом, являются температура, влажность материала и давление в камере.

Исходный материал сперва обрабатывается в герметичной камере импульсным инфракрасным излучением, после, мгновенно сбрасывается давления, и дальше подвергается обычной конвективной сушке в сушильной камере.

Влажность материала определяли согласно Государственному стандарту 33977-2016 (Межгосударственный стандарт. Продукты переработки фруктов и овощей. Методы определения общего содержания сухих веществ. Fruit and vegetable products. Methods for determination of total solid content).

Результаты исследований и их обсуждение. Для решения поставленных задач, нами были произведены ряд теоретических и экспериментальных

№ 11 (104)

A UNI

¿Ш. ТЕ)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ноябрь, 2022 г,

исследований. Физической основой предлагаемого метода сушки плодов является концепция, согласно которой за счёт повышения давления и термообработки создаётся возможность изменения температуры материала, что создаёт, в свою очередь, возможность максимального использования эффекта от интенсивного молярного переноса пара, обеспечивающего переход влаги в свободное состояние. В силу этого граница между связанной и свободной влагой при сбросе давления смещается в область более низкого влагосодержания. В момент сброса давления по всему объёму продукта происходит бурное продвижение влаги, между центром и поверхностью обрабатываемого материала создаётся перепад давления, способствующий формированию направленного к поверхности частицы потока влаги в виде пара. На своём пути паровоздушная смесь увлекает капельки жидкости и проталкивается к поверхности [7, 8]. Относительная влажность и температура воздуха являются основными факторами начальной стадии обезвоживания плодов абрикоса под действием высокого атмосферного давления. С целью предотвращения степени конденсации паров воды в воздухе, на основе проведённых экспериментов были определены оптимальные значения температуры и давления воздуха, а также, его продолжительность, создаваемого

в сушильной камере. В частности, при давлении воздуха 0,2-0,4 МПа, и его продолжительности 4-5 минут, а также температуры 24 0С и относительной влажности 30-31%, из продукта удалось выделить 13-14% влаги. Однако в результате увеличения давления и его продолжительности воздействия, сушильной камере происходила конденсация влажного воздуха, вызывающая частичное переувлажнение продукта.

Средняя температура точки росы влажного воздуха в рабочей камере выражается следующим образом:

(1)

В свою очередь, влажность воздуха может быть выражена следующим уравнением:

х =

18 Ф' рт 29 Р-фр1

= 0,622

Ф' р>

Р-фрт

(2)

Полученные результаты, зависимости значения точки росы водяного пара от относительной влажности и температуры воздуха представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Результаты, зависимости значения точки росы водяного пара от относительной влажности

и температуры воздуха

Температура воздуха, 0С Относительная влажность воздуха, %

30% 35% 40% 45% 50% 55% 60%

+18 0,2 2,3 4,2 5,9 7,4 8,8 10,1

+19 1,0 3,2 5,1 6,8 8,3 9,8 11,1

+20 1,9 4,1 6,0 7,7 9,3 10,7 12,0

+21 2,8 5,0 6,9 8,6 10,2 11,6 12,9

+22 3,6 5,9 7,8 9,5 11,1 12,5 13,9

+23 4,5 6,7 8,7 10,4 12,0 13,5 14,8

+24 5,4 7,6 9,6 11,3 12,9 14,4 15,8

+25 6,2 8,5 10,5 12,2 13,9 15,3 16,7

Выводы. На первом этапе метода комбинированной сушки половинчатого абрикоса на основе экспериментальных и теоретических исследований изучены воздействия импульсного режима ИК-излу-чения, а во втором этапе - воздействие атмосферного воздуха, сжатого под высоким давлением. На первом этапе обезвоживания используя импульсный режим ИК-излучения, из продукта удалилось 3-4% свободной влаги, а на втором этапе, путём применения сжатого в диапазоне 0,2 -0,8 МПа давлением атмосферного воздуха в течение 4-5 минут, удалилось

13% свободной влаги. На третьем этапе был использован конвективный метод и разработан низкотемпературный режим сушки абрикоса до равновесной влажности, которая составила 21-22%. Проведенные исследования показали, что в предлагаемом способе сушки удельный расход электроэнергии на 1 кг высушенной кураги абрикоса составляет 0,87-0,91 кВт.ч/кг.прод. Удельные затраты энергии на испарение 1 кг.влаги составляет 0,42 кВт.ч/кг.влаг.

№ 11 (104)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ноябрь, 2022 г.

Список литературы:

1. «Янги Узбекистан» ва «Правда Востока» газеталари тахририяти» ДУК (05/02/2022). Сельское, лесное и рыбное хозяйство Республики Узбекистан в январе-июне 2021 года.

2. Лашков В.А., Кондрашева С.Г. (2011). Обзор направлений использования эффекта, возникающего при понижении давления парогазовой среды // Журнал «Вестник Казанского технологического университета, -

3. Кожин В.П., Горбачев Н.М. Применение метода сброса давления при высокотемпературной осциллирующей сушке крупномерной древесины //Инженерно-физический журнал. 2011. Т 84, № 2. С. 223-229.

4. Слижук Д.С., Акулич П.В. Кинетика сушки дисперсных материалов комбинированным способом с использованием СВЧ-нагрева // Веб-конференция «Первые Международные Лыковские научные чтения, посвященные 105-летию академика А.В. Лыкова - МЛНЧ-2015» Москва 2015, С. 58-62.

5. Patent China CN102417286B. 2011-Steam pressure relief method and device for sludge hydrothermal drying steam pyrolysis reaction kettle.

6. Байметов К.И., Турдиева М.К., Назаров П. Особенности возделывания местных сортов абрикоса в Узбекистане.-Ташкент, 2011.

7. Джураев Х.Ф., Рустамов Э.С., Гафуров К.Х. Новый метод подготовки абрикоса к сушке. Международная научно-практическая заочная конференция «Биотехнологические, экологические и экономические аспекты создания безопасных продуктов питания специализированного назначения». Краснодар, 2020. С. 438-441.

8. Лашков В.А. Аппаратурное оформление процессов, протекающих при понижении общего и парциальных давлений парогазовой среды // Вестник Казанского технологического университета. - 2011.- Т.14, № 8.-

9. Потапов В.А., Гриценко О.Ю, Пономаренко Ю.О. (2013). Исследование процесса сушки в массообменных модулях под действием повышенного давления // Доклад в сборнике научных трудов «Прогрессивная техника и технологии пищевых производств ресторанного хозяйства и торговли», Харьков, Украина. С. 148-153.

10. Гинзбург, А.С. (1973). Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. -М.: Пищевая промышленность, 1973. -528 с.

11. Патент Республики Узбекистан № IAP 03373 - 30.05.2007, «Способ сушки фруктов».

12. Djuraev Kh.F., Gafurov K.Kh., Rustamov E.S. Kinetics of fruit crops drying with instant pressure release // The American Journal of Engineering and Technology. USA: 2020. Volume 02 Issue 10. Pp. 45-54.

13. Djuraev Kh.F., Gafurov K.Kh., Rustamov E.S. Research of the process of apricot fruit drying with instant pressure release // International Journal For Innovative Engineering and Management Research.USA: 2021. Volume 10, Issue 03, pp. 219-226.

С. 210-215.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

С. 210-215.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.