Експериментальні дослідження кінетики інфрачервоного сушіння кавового шламу

Автор(и)

  • Oleg Burdo Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-2630-1819
  • Igor Bezbakh Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-2353-1811
  • Serhii Shyshov Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0001-8891-025X
  • Aleksandr Zykov Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0001-8345-1015
  • Aleksander Gavrilov Академія біоресурсів і природокористування «Кримський федеральний університет ім. В. I. Вернадського», вул. Наукова, 1, п. Аграрне, м. Сімферополь, Республика Крим, 295492, Україна https://orcid.org/0000-0003-3382-0307
  • Oleksandr Vsevolodov Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-5157-5977
  • Ilya Sirotyuk Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-2081-0954
  • Sergey Terziev Публічне акціонерне товариство «Енні Фудз», вул. Бугаївська, 3, м. Одеса, Україна, 65005, Україна https://orcid.org/0000-0002-0460-4288

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2020.195863

Ключові слова:

інфрачервоне сушіння, кавовий шлам, кінетика сушіння, установки періодичної та безперервної дії, питомі енерговитрати

Анотація

Об'єктом дослідження є процес сушіння кавового шламу. В умовах сучасного виробництва гостро ставляться питання раціонального використання енергії в усіх процесах харчової технології, включаючи сушіння. У багатьох харчових технологіях використовується в 2–3 рази більше енергії, ніж її фізично необхідно на процес. Цим визначається енергоємність виробництва і якість продуктів. Процеси сушіння відносяться до найбільш енергоємних, і в багатьох випадках частка енергії в собівартості продукції складає до 30 %. При сушінні кавового шламу використовують в основному конвективні сушарки, енерговитрати яких становлять 5 МДж/кг видаленої вологи і вище. На випаровування вологи при конвективному сушінні витрачається 40 % підведеної енергії. Також значним недоліком конвективних сушарок є викид відпрацьованого теплоносія в атмосферу, який має тепловміст всього лише на 10–15 % менше, ніж гаряче повітря, що подається в сушильну камеру. В роботі пропонується використання інфрачервоного випромінювання для сушіння кавового шламу в установках періодичної та безперервної дії. Це дозволить в перспективі знизити питомі енерговитрати. В ході дослідження визначено вплив інтенсивності енергетичного підведення, температури, швидкості потоку повітря, товщини шару продукту і питомого навантаження на кінетику періодичної інфрачервоного сушіння кавового шламу. Визначено вплив інтенсивності енергетичного підведення, питомого навантаження, швидкості стрічки, кількості інфрачервоних модулів на кінетику безперервного інфрачервоного сушіння кавового шламу. Проведено порівняння результатів з конвективним сушінням за параметрами питомого енергоспоживання. Особливістю застосування інфрачервоного випромінювання є більша ефективність і висока швидкість видалення вологи з поверхневих шарів кавового шламу, і як наслідок, збільшення продуктивності способу сушіння, зниження питомих енерговитрат. Отримані в ході роботи питомі енерговитрати при інфрачервоному сушінні кавового шламу склали 3,2 МДж/кг. Це нижче існуючих конвективних сушарок.

Біографії авторів

Oleg Burdo, Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Доктор технічних наук, професор

Кафедра процесів, обладнання та енергетичного менеджменту

Igor Bezbakh, Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра процесів, обладнання та енергетичного менеджменту

Serhii Shyshov, Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Аспірант

Кафедра процесів, обладнання та енергетичного менеджменту

Aleksandr Zykov, Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Доктор технічних наук

Кафедра процесів, обладнання та енергетичного менеджменту

Aleksander Gavrilov, Академія біоресурсів і природокористування «Кримський федеральний університет ім. В. I. Вернадського», вул. Наукова, 1, п. Аграрне, м. Сімферополь, Республика Крим, 295492

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології й устаткування виробництв і переробки продукції тваринництва

Oleksandr Vsevolodov, Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів, обладнання та енергетичного менеджменту

Ilya Sirotyuk, Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Асистент

Кафедра процесів, обладнання та енергетичного менеджменту

Sergey Terziev, Публічне акціонерне товариство «Енні Фудз», вул. Бугаївська, 3, м. Одеса, Україна, 65005

Доктор технічних наук, голова правління

Посилання

  1. Burdo, O. G. (2010). Evoliuciia sushilnykh ustanovok. Odessa: Poligraf, 368.
  2. Rudobashta, S. P. (1980). Massoperenos v sistemakh s tverdoi fazoi. Moscow: Khimiia, 248.
  3. Krishnamurthy, K., Khurana, H. K., Soojin, J., Irudayaraj, J., Demirci, A. (2008). Infrared Heating in Food Processing: An Overview. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 7 (1), 2–13. doi: http://doi.org/10.1111/j.1541-4337.2007.00024.x
  4. Sandu, C. (1986). Infrared Radiative Drying in Food Engineering: A Process Analysis. Biotechnology Progress, 2 (3), 109–119. doi: http://doi.org/10.1002/btpr.5420020305
  5. Atabani, A. E., Al-Muhtaseb, A. H., Kumar, G., Saratale, G. D., Aslam, M., Khan, H. A. et. al. (2019). Valorization of spent coffee grounds into biofuels and value-added products: Pathway towards integrated bio-refinery. Fuel, 254, 115640. doi: http://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.115640
  6. Sabarez, H. (2016). Drying of Food Materials. Amsterdam: Elsevier. doi: http://doi.org/10.1016/b978-0-08-100596-5.03416-8
  7. Onwude, D. I., Hashim, N., Janius, R. B., Nawi, N. M., Abdan, K. (2016). Modeling the Thin-Layer Drying of Fruits and Vegetables: A Review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 15 (3), 599–618. doi: http://doi.org/10.1111/1541-4337.12196
  8. Saavedra, J., Córdova, A., Navarro, R., Díaz-Calderón, P., Fuentealba, C., Astudillo-Castro, C. et. al. (2017). Industrial avocado waste: Functional compounds preservation by convective drying process. Journal of Food Engineering, 198, 81–90. doi: http://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2016.11.018
  9. Gómez-de la Cruz, F. J., Cruz-Peragón, F., Casanova-Peláez, P. J., Palomar-Carnicero, J. M. (2015). A vital stage in the large-scale production of biofuels from spent coffee grounds: The drying kinetics. Fuel Processing Technology, 130, 188–196. doi: http://doi.org/10.1016/j.fuproc.2014.10.012
  10. Potapov, V. A. (2015) Filtracionnaia sushka pri povyshennom davlenii. Naukovі pracі ONAKHT, 47 (2).
  11. Burdo, O., Bezbakh, I., Kepin, N., Zykov, A., Yarovyi, I., Gavrilov, A. et. al. (2019). Studying the operation of innovative equipment for thermomechanical treatment and dehydration of food raw materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (11 (101)), 24–32. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.178937
  12. Prommuak, C., Tharangkool, N., Pavasant, P., Ponpesh, P., Jarunglumlert, T. (2020). Computational fluid dynamic design of spent coffee ground cabinet dryer using recycled heat from air compressor. Chemical Engineering Research and Design, 153, 75–84. doi: http://doi.org/10.1016/j.cherd.2019.10.017
  13. Burdo, O. G., Terziev, S. G., Ruzhickaia, N. V., Makievskaia, T. L. (2014). Processy pererabotki kofeinogo shlama. Kуiv: EnterPrint, 228.
  14. Fu, B. A., Chen, M. Q. (2019). Microwave drying performance of spent coffee grounds briquette coupled with mineral additives. Drying Technology, 1–8. doi: http://doi.org/10.1080/07373937.2019.1692862
  15. Osorio-Arias, J., Delgado-Arias, S., Cano, L., Zapata, S., Quintero, M., Nuñez, H. et. al. (2019). Sustainable Management and Valorization of Spent Coffee Grounds Through the Optimization of Thin Layer Hot Air-Drying Process. Waste and Biomass Valorization. doi: http://doi.org/10.1007/s12649-019-00793-9
  16. Chen, N. N., Chen, M. Q., Fu, B. A., Song, J. J. (2017). Far-infrared irradiation drying behavior of typical biomass briquettes. Energy, 121, 726–738. doi: http://doi.org/10.1016/j.energy.2017.01.054

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-12-24

Як цитувати

Burdo, O., Bezbakh, I., Shyshov, S., Zykov, A., Gavrilov, A., Vsevolodov, O., Sirotyuk, I., & Terziev, S. (2019). Експериментальні дослідження кінетики інфрачервоного сушіння кавового шламу. Technology Audit and Production Reserves, 1(1(51), 4–10. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2020.195863

Номер

Том 1 № 1(51) (2020): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології машинобудування: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Oleg Burdo, Igor Bezbakh, Serhii Shyshov, Aleksandr Zykov, Aleksander Gavrilov, Oleksandr Vsevolodov, Ilya Sirotyuk, Sergey Terziev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.