Изучение процесса сушки сельхозпродуктов



В статьи обсуждаются результаты экспериментального изучения сушки сельхозпродуктов.

Results of the experimental study of the drying the rural economic products is discussed In article.

С целью исследования процесса сушки сельскохозяйственных продуктов провели ряд экспериментов разных сортов персика с толщинойδ=4 мм(1-ферганский белый; 2-ок шафтоли, 3-новый урожайный) с начальнимы влажностямиW=86 %. При проведении процесса сушки персика под воздействием теплового потока инфракрасных лучей плотностью Q=2,0 кВт/м² в сочетании конвекцией снижение влажности сырья практически остановилась к 210 минуте.

Рис. 1. Кривые сушки персика зависимости от энергоподвода. Скорость сушильного агента 2,5 м/с; начальная влажность персиков (1-ферганский белый; 2-ок шафтоли, 3-новый урожайный) W=86 %; ИАВ — импульсно — акустическое воздействие.

Эта диаграмма показывает ускорение снижения влажности материала после импульсного акустического воздействия. ИК — конвективным воздействием существенное снижение скорости сушки персика наблюдается при влажности сырья 32–35 %, температура поверхности продукта начинает подниматься, и процесс испарения влаги замедляется, то есть продолжительность процесса сушки увеличивается. Высушенный полупродукт такими параметрами не даёт возможность получения качественного готового продукта, на пример пищевого порошка, пищевых красителей и т. д. (рис. 1).

Обеспечение остаточной влажности сухого полупродукта необходимой для дальнейшей его переработки, продукт обрабатывали в акустическом поле. В акустическом поле на границе жидкость твердое тело при действии источника звука высокой интенсивности происходит разрушительные эффекты.

Одним из известных эффектов акустического воздействия, является кавитация — процесс образования разрывов в жидкости, либо на границе жидкости и твердого тела.

Под воздействием переменных акустических давлений в жидкости, в фазе отрицательных давлений, возникают разрывы, мгновенно заполняющиеся парами, а также растворенными газами. При захлопывании кавитационных пузырьков возникают ударные волны с большой амплитудой давления. Эти механические усилия являются причиной разрушительного действия акустики.

По уравнение Рэлея, максимальное давление в жидкости на расстоянии r=1,587 R от центра пузырька будет:

р = 0,16Зр₀(R₀/R)³

где р₀ -гидростатическое давление в жидкости, МПа; R₀ — начальный радиус газового пузырька, мкм; R- конечный радиус газового пузырька, мкм.

При отношении R₀/R=30 амплитуда локального подъема давления достигает 450 МПа.

Кавитационные полости образуются при определенной интенсивности звука. Минимальная интенсивность звука, при которой возникает кавитация в водопроводной воде, составляет 0,16–2 Вт/см² при частоте 15 кГц, что является кавитационным порогом [1,2].

В возникновение и развитие кавитации играют зародышевые центры, представляющие собой микропузырьки газов и паров, а также мельчайшие взвеси неоднородных включений в жидкости. Наличие зародышей уменьшает прочность жидкости, значительно снижая необходимое усилие разрыва сплошности.

Наиболее интенсивно кавитация развивается на границе раздела сред с различными удельными акустическими сопротивлениями.

С увеличением температуры жидкости понижается порог звукового давления, достаточного для возникновения кавитации. Однако эта зависимость не носит линейного характера, что связано с уменьшением вязкости.

Соотношение между вязкостью (μ) жидкости и давлением (р_с) имеет вид:

p_c=0,753 lg(μ /0,0013)

Прочность жидкости на разрыв зависит также от гидростатического давления (р₀) столба жидкости. Следовательно, амплитуда давления (р_т) при которой начинается образование кавитации, понижается при уменьшении вязкости, так как

р_т = р_c + р₀

Продолжительность захлопывания пустого пузырька можно определить по уравнению:

t = 0,915 R₀

Для атмосферного давления собственная частота колебаний пузырька воздуха в воде:

f =0,328/R

В условиях резонанса возникающие давления могут превышать гидростатические в несколько сотен раз.

Комбинированный метод сушки с применением акустической обработки даёт возможность существенно сократить продолжительность процесса сушки по сравнению с известными и используемыми на практике способами, повысить производительность установки, имеет важное значение в производстве сухопродуктов.

Литература:

1. Шарипова М. Ф. Интенсификация процесса сушки сельхозпродуктов комбинированным методом подвода энергии. Курск, журнал «Молодой ученый», 2016. № 6.
2. Аминов А. Ф., Сафаров О. Ф. Процесс сушки плодов и винограда нагретым ионизированным воздухом. // Теоретический журнал. Хранение и переработка сельхозсырья. — Москва. 1999. — № 8.