Експериментальні дослідження процесів сушіння рослинної сировини в умовах дії інфрачервоного та мікрохвильового полів

Автор(и)

  • Євген Олександрович Пилипенко Одеський національний технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-8059-3835
  • Дмитро Олександрович Запорожець Одеський національний технологічний університет, Україна https://orcid.org/0009-0008-0567-4297

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.282214

Ключові слова:

сушіння, зневоднення, нфрачервоне та мікрохвильове випромінювання, харчова рослинна сировина, експериментальне моделювання

Анотація

Об’єктом дослідження є процес сушіння харчової рослинної сировини. Серед існуючих способів сушіння найбільш поширеним у промисловості стало конвективне, що зумовлено його практичністю та простотою в організації. Однак сучасні технології конвективного сушіння супроводжуються великими енерговитратами, що є серйозною проблемою в умовах світового енергодефіциту. Проведено аналіз запропонованих науковою спільнотою варіантів вирішення проблем сушіння. В роботі представлене рішення поставленої проблеми за рахунок використання електродинамічних технологій зневоднення, що базуються на направленій енергетичній дії. Принцип роботи таких технологій полягає в тому, що електромагнітне поле безпосередньо взаємодіє з полярними молекулами, до яких відноситься і вода, що зумовлює суттєве підвищення енергоефективності процесу сушіння та скорочення його тривалості. Проведений комплекс експериментальних досліджень, спрямованих на визначення впливу режимних параметрів, а саме питомої потужності, товщини шару продукту та типу харчової рослинної сировини на процес сушіння в умовах дії інфрачервоного та мікрохвильового полів. Отримані графічні залежності вказують на те, що обробка сировини надвисокочастотним випромінюванням суттєво скорочує час процесу сушіння і, як наслідок, характеризується низьким термічним навантаженням на продукт, що є досить вагомою перевагою при обробці термолабільної сировини. Зумовлено це більш глибокою проникністю мікрохвильового поля (до 30 мм) у порівнянні з інфрачервоним (до 0,003 м). З метою визначення ефективності інноваційного обладнання в роботі представлене число енергетичної дії, завдяки якому проведено узагальнення бази експериментальних даних. В результаті були отримані критеріальні рівняння, які з точністю в ±16 % дають змогу розрахувати сушильні апарати з інфрачервоними та мікрохвильовими джерелами енергії.

Біографії авторів

Євген Олександрович Пилипенко, Одеський національний технологічний університет

Аспірант

Кафедра процесів, обладнання та енергетичного менеджменту

Дмитро Олександрович Запорожець, Одеський національний технологічний університет

Аспірант

Кафедра процесів, обладнання та енергетичного менеджменту

Посилання

  1. Burdo, O. G. (2010). Evoliutsiia sushilnyh ustanovok. Odesa: Poligraf, 368.
  2. Qu, F., Zhu, X., Ai, Z., Ai, Y., Qiu, F., Ni, D. (2019). Effect of different drying methods on the sensory quality and chemical components of black tea. LWT, 99, 112–118. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.09.036
  3. Zielinska, M., Zielinska, D., Markowski, M. (2017). The Effect of Microwave-Vacuum Pretreatment on the Drying Kinetics, Color and the Content of Bioactive Compounds in Osmo-Microwave-Vacuum Dried Cranberries (Vaccinium macrocarpon). Food and Bioprocess Technology, 11 (3), 585–602. doi: https://doi.org/10.1007/s11947-017-2034-9
  4. Liu, H., Liu, H., Liu, H., Zhang, X., Hong, Q., Chen, W., Zeng, X. (2021). Microwave Drying Characteristics and Drying Quality Analysis of Corn in China. Processes, 9 (9), 1511. doi: https://doi.org/10.3390/pr9091511
  5. de Faria, R. Q., dos Santos, A. R. P., Gariepy, Y., da Silva, E. A. A., Sartori, M. M. P., Raghavan, V. (2019). Optimization of the process of drying of corn seeds with the use of microwaves. Drying Technology, 38 (5-6), 676–684. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2019.1686009
  6. Bahloul, N., Balti, M. A., Guellouze, M. S., Kechaou, N. (2018). Coupling of microwave radiations to convective drying for improving fruit quality. Proceedings of 21th International Drying Symposium. doi: https://doi.org/10.4995/ids2018.2018.7794
  7. Wei, Q., Huang, J., Zhang, Z., Lia, D., Liu, C., Xiao, Y., Lagnika, C., Zhang, M. (2018). Effects of different combined drying methods on drying uniformity and quality of dried taro slices. Drying Technology, 37 (3), 322–330. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2018.1445639
  8. Yildiz, G., İzli, G. (2018). Influence of microwave and microwave‐convective drying on the drying kinetics and quality characteristics of pomelo. Journal of Food Processing and Preservation, 43 (6), e13812. doi: https://doi.org/10.1111/jfpp.13812
  9. Horuz, E., Bozkurt, H., Karataş, H., Maskan, M. (2017). Effects of hybrid (microwave-convectional) and convectional drying on drying kinetics, total phenolics, antioxidant capacity, vitamin C, color and rehydration capacity of sour cherries. Food Chemistry, 230, 295–305. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.03.046
  10. Abbaspour-Gilandeh, Y., Kaveh, M., Fatemi, H., Hernández-Hernández, J. L., Fuentes-Penna, A., Hernández-Hernández, M. (2020). Evaluation of the Changes in Thermal, Qualitative, and Antioxidant Properties of Terebinth (Pistacia atlantica). Fruit under Different Drying Methods. Agronomy, 10 (9), 1378. doi: https://doi.org/10.3390/agronomy10091378
  11. Burdo, O. G. (2005). Nanoscale effects in food-production technologies. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 78 (1), 90–96. doi: https://doi.org/10.1007/s10891-005-0033-6
  12. Burdo, O. G., Terziev, S. G., Gavrilov, A. V., Sirotyuk, I. V., Shcherbich, M. V. (2020). System of Innovative Energy Technologies of Food Raw Material Dehydration. Problemele energeticii regionale, 46 (2), 92–107. doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.3898317
  13. Burdo, O. G., Bandura, V. N., Levtrinskaya, Yu. O. (2018). Electrotechnologies of Targeted Energy Delivery in the Processing of Food Raw Materials. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 54 (2), 210–218. doi: https://doi.org/10.3103/s1068375518020047
  14. Burdo, O., Bandura, V., Zykov, A., Zozulyak, I., Levtrinskaya, J., Marenchenko, E. (2017). Development of wave technologies to intensify heat and mass transfer processes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (11 (88)), 34–42. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108843
  15. Burdo, O., Sirotyuk, I., Shcherbich, M., Akimov, A., Poyan, A. (2021). Innovation of Energy Technologies of Food Raw Material Dehydration and Extraction. Problems of the Regional Energetics, 1 (49). doi: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2021.1-49.13
Experimental studies of the plant raw material drying processes in the conditions of infrared and microwave fields

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-21

Як цитувати

Пилипенко, Є. О., & Запорожець, Д. О. (2023). Експериментальні дослідження процесів сушіння рослинної сировини в умовах дії інфрачервоного та мікрохвильового полів. Technology Audit and Production Reserves, 3(1(71), 22–29. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.282214

Номер

Том 3 № 1(71) (2023): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології та системи енергопостачання

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Yevgen Pylypenko, Dmytro Zaporozhets

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.