Экспериментальный стенд сушки растительного сырья вакуумно-импульсным методом

УДК 621.52:631.365.036

С. А. Бурцев, Т. Ф. Фатыхов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД СУШКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ВАКУУМНО-ИМПУЛЬСНЫМ МЕТОДОМ

Ключевые слова: вакуумно-импульсный метод, сушка.

Приведено описание конструкции экспериментального стенда для исследования процесса сушки растительного сырья вакуумно-импульсным методом. Приведены результаты измерений влажности образца при различных способах сушки.

Keywords: vacuum-impulse method, drying.

The construction of the experimental unit for research of plant raw materials drying by vacuum-pulse method is presented. The results of measurements of sample humidity by different ways of drying are presented.

Развитие малых предприятий по производству продукции из фруктового и овощного сырья требует комплексного подхода к его переработке: переработка продукции за короткое время с сохранением высокого качества. Обеспечить выполнение этих условий можно путем совершенствования традиционных технологий. Когда-то фрукты и овощи сушили просто на открытом воздухе, сегодня для этого используют специальное оборудование - сушильные камеры.

Основное отличие вакуумной сушильной камеры от простой сушильной камеры -сушка продукта в ней происходит в ускоренном режиме. В последнее время получает развитие вакуумно-импульсная технология сушки капиллярно-пористых материалов (древесины, растительного сырья и т.п.) [1-4]. Для изучения процесса и совершенствования технологии вакуумно-импульсной сушки растительного сырья разработан экспериментальный лабораторный стенд.

На рис.1 представлен общий вид стенда. Создание вакуума в ресивере 1 производится с помощью вакуумного насоса 3. Объем ресивера, посредством которого создается вакуумный импульс, превышает в 8 раз объем вакуумной камеры 2, в которой находится высушиваемый продукт. Ресивер соединен с вакуумной камерой системой трубопроводов и шарового крана 6. Прогрев продукта находящегося в емкости 8 осуществляется за счет внешнего нагревателя 7.

Проведение эксперимента состоит в следующем, высушиваемый продукт укладывается в емкость и помещается в вакуумную камеру, включается нагреватель и производится нагрев продукта, температуру контролируется по термопаре размещенной в высушиваемом продукте. Параллельно с прогревом включается вакуумный насос и откачивает ресивер, следим за давлением по вакуумметру. После нагрева продукта до необходимой температуры (4°^5°°С, но не более 80°С) - производится вакуумный импульс. В результате этого вода во влажном сырье вскипает, возникает давление парогазовой смеси, превышающее давление воздуха в окружающей среде. Наличие такого градиента давления вызывает движение влаги и ее выдавливанию из продукта. Затем происходит испарение воды с поверхности продукта и ее откачка, при дальнейшей выдержке под вакуумом. Процесс нагрева при атмосфере и подачи вакуумного импульса повторяется несколько раз. Время выдержки продукта под вакуумом определяется экспериментально для каждого высушиваемого материала.

С целью определения работоспособности спроектированного стенда были проведены эксперименты. Объектом исследования были ломтики моркови, нарезанные поперек корнеплода толщиной не более 3 мм. Была проведена серия опытов по атмосферной сушке моркови при температуре 25°С, вакуумной сушке при температуре 39,1°С, а также по вакуумно-импульсной сушке моркови при температуре 39,1°С. Результаты измерений представлены на рис.2.

Рис. 1 - Лабораторный стенд вакуумно-импульсной сушки: 1 - ресивер; 2 - вакуумная камера; 3 - вакуумный насос 2НВР-5ДМ; 4,5 - вакуумметр; 6 - кран шаровой; 7 -нагреватель; 8 - емкость с продуктом

т,х10 кг

Рис. 2 - Экспериментальная зависимость массы высушиваемого продукта (моркови) от времени сушки при различных способах сушки: а - атмосферная сушка при Т= 25,00С; б -вакуумная сушка при Т=39,10С; в - вакуумно-импульсная сушка при Т= 39,10С

Об интенсивности процесса сушки можно судить по графику зависимости скорости сушки Ы’от влагосодержания высушиваемого продукта У’ (рис.3).

Рис. 3 - Зависимость скорости сушки моркови от влагосодержания при различных способах сушки: 1 - атмосферная сушка; 2 - вакуумная сушка; 3 - вакуумно-импульсная сушка

Как видно из графика, в начале процесса высушивания, скорость вакуумно-импульсной сушки почти в 2,5 раза превышает скорость атмосферной сушки, и в 1,3 раза - скорость вакуумной сушки.

Литература

1. Родионов, Ю.В. Экспериментальная установка комбинированной конвективно-вакуум-импульсной сушилки / Ю.В. Родионов, М.Д. Гутенев, И.В. Попова, А.А. Флаат// Труды ТГТУ: сборник научных статей молодых ученых и студентов - 2008. - Вып. 21. -С. 55-59.

2. Попова, И.В. Условия комбинированной конвективной вакуум-импульсной сушки растительных продуктов / И.В. Попова, Ю.В. Родионов, С.А. Щербаков, В.М. Дмитриев, В.Г. Однолько,

С.С. Хануни // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского - 2008. -№4(14). - Том 2. - С.21-25.

3. Гаврилов, А.В. Комбинированный экспериментальный стенд для исследования процессов сушки и пропитки материалов вакуумно-импульсным методом / А.В. Гаврилов // Вестник Казан. технол. унта. - 2010. - №9. - С.459-462.

4. Гайфуллина, Р.Р. Экспериментальная установка для исследования кинетики сушки капиллярнопористых материалов по вакуумно-импульсной технологии / Р.Р. Гайфуллина, М.С. Курбангалеев, З.И. Зарипов, Д.А. Анашкин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т.14, №2. - С.132-137.

© С. А. Бурцев - канд. техн. наук, доц. каф. вакуумной техники электрофизических установок КНИТУ, sergege@yandex.ru; Т. Ф. Фатыхов - студент КНИТУ.