RU2584612C1 - Method of drying high-moisture plant products - Google Patents
Method of drying high-moisture plant products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584612C1 RU2584612C1 RU2015106698/13A RU2015106698A RU2584612C1 RU 2584612 C1 RU2584612 C1 RU 2584612C1 RU 2015106698/13 A RU2015106698/13 A RU 2015106698/13A RU 2015106698 A RU2015106698 A RU 2015106698A RU 2584612 C1 RU2584612 C1 RU 2584612C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- moisture
- layer
- air
- convective
- infrared radiation
- Prior art date
Links
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 21
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 244000000626 Daucus carota Species 0.000 description 5
- 235000002767 Daucus carota Nutrition 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 244000153885 Appio Species 0.000 description 3
- 235000010591 Appio Nutrition 0.000 description 3
- 238000007603 infrared drying Methods 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 3
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 2
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 2
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 2
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 2
- 244000291564 Allium cepa Species 0.000 description 1
- 235000002732 Allium cepa var. cepa Nutrition 0.000 description 1
- 240000008892 Helianthus tuberosus Species 0.000 description 1
- 235000003230 Helianthus tuberosus Nutrition 0.000 description 1
- 102220547770 Inducible T-cell costimulator_A23L_mutation Human genes 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000005418 vegetable material Substances 0.000 description 1
- 235000019156 vitamin B Nutrition 0.000 description 1
- 239000011720 vitamin B Substances 0.000 description 1
- 235000019154 vitamin C Nutrition 0.000 description 1
- 239000011718 vitamin C Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
- A23L3/40—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by drying or kilning; Subsequent reconstitution
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
- F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
- F26B3/30—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun from infrared-emitting elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиационной сушке растительных продуктов с помощью инфракрасного излучения и сопутствующим конвективным теплообменом посредством продуваемого воздуха и может применяться для инфракрасной сушки термолабильных высоковлажных материалов, преимущественно овощных продуктов: моркови, топинамбура, корня сельдерея, лука репчатого и др.The invention relates to radiation drying of plant products using infrared radiation and the accompanying convective heat transfer by means of purged air and can be used for infrared drying of heat-sensitive high-moisture materials, mainly vegetable products: carrots, Jerusalem artichoke, celery root, onion, etc.
Уровень данной области техники характеризует способ сушки высоковлажных материалов, описанный в патенте RU 2043585 C1, F26B 3/30, 1995 г., содержащий нагрев сформированного слоя продукта инфракрасным излучением (ИКИ) в импульсном режиме в диапазоне 2-10 мкм с плотностью теплового потока 4,5-8,5 кВт/м2 до достижения температуры материала 0,8-0,9 его предельной температуры сушки - 76°С и последующее охлаждение до температуры 30-46°С посредством обдува воздухом поверхности слоя от вентилятора, при повторении технологического перехода нагрев-охлаждение до достижения остаточной влажности 8%.The level of this technical field characterizes the method of drying high-moisture materials described in patent RU 2043585 C1, F26B 3/30, 1995, comprising heating the formed product layer with infrared radiation (IRI) in a pulsed mode in the range of 2-10 μm with a heat flux density of 4 , 5-8.5 kW / m 2 until the material reaches a temperature of 0.8-0.9 of its limiting drying temperature of 76 ° C and subsequent cooling to a temperature of 30-46 ° C by blowing air over the layer surface from the fan, while repeating the technological transition heating-cooling to achieve Nia residual moisture of 8%.
Использование для нагрева растительного материала инфракрасного лучистого потока, обладающего высокой проникающей способностью, позволяет осуществить прогрев слоя на максимальную глубину с одинаковой температурой, после достижения которой источники инфракрасного излучения автоматически отключают, то есть излучатели работают в осциллирующем режиме.The use of an infrared radiant flux with high penetrating power for heating plant material allows the layer to be heated to a maximum depth with the same temperature, after which the infrared radiation sources are automatically turned off, that is, the emitters operate in an oscillating mode.
При этом включают вентиляторы, подающие на нагретый слой продукта поток воздуха, охлаждающего его с поверхности, в результате чего в нем образуется градиент температур, который направлен из глубины материала на его поверхность, что соответствует направлению вектора влагонапора из глубинных слоев материала на его поверхность, куда поступает свободная влага, которая выносится продуваемым потоком воздуха из сушильной камеры.In this case, fans are switched on, supplying a stream of air to the heated product layer, cooling it from the surface, as a result of which a temperature gradient is formed in it, which is directed from the depth of the material to its surface, which corresponds to the direction of the moisture vector from the deep layers of the material to its surface, where free moisture enters, which is carried out by a blown stream of air from the drying chamber.
Недостатком описанного способа сушки является высокая предельная температура выключения инфракрасных излучателей (61-68°С), при которой происходит денатурация белков и распад витаминов.The disadvantage of the described drying method is the high limit temperature off infrared emitters (61-68 ° C), at which the denaturation of proteins and the breakdown of vitamins.
Кроме того, овощной материал в слое нагревается неравномерно при одностороннем подводе теплоты, что снижает производительность из-за вынужденного снижения высоты обрабатываемого слоя, чтобы не допустить перегрева материала или повышенной влажности части готового продукта, непригодного к хранению.In addition, the vegetable material in the layer is heated unevenly with a one-sided supply of heat, which reduces productivity due to a forced reduction in the height of the processed layer, in order to prevent overheating of the material or increased humidity of a part of the finished product that is not suitable for storage.
Отмеченные недостатки устранены в способе сушки продуктов растительного происхождения по патенту RU 2216257 C2. A23L 3/54; A23B 7/02, 2003 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному способу.The noted disadvantages are eliminated in the method of drying products of plant origin according to patent RU 2216257 C2. A23L 3/54; A23B 7/02, 2003, which by technical nature and the number of matching features is selected as the closest analogue to the proposed method.
Известный способ содержит подготовку растительного материала, включающую его мойку, измельчение и формирование слоя, уложенного на сетчатые поддоны, которые устанавливают на бесконечный транспортер сушильной камеры, где продольно установлены инфракрасные излучатели и вентиляторы, направленные вдоль поддонов с обрабатываемым материалом.The known method comprises preparing plant material, including washing, grinding and forming a layer laid on mesh pallets, which are installed on an endless conveyor of the drying chamber, where infrared emitters and fans are longitudinally installed along the pallets with the processed material.
Процесс сушки заключается в импульсном режиме нагрев-охлаждение, по которому нагрев проводят двухсторонним инфракрасным облучением длиной волны 3,7-4,5 мкм, соответствующей максимальной поглощающей способности растительных материалов, с плотностью потока 4,5-8,5 кВт/м2 в течение 11-13 минут до достижения заданной температуры обрабатываемого продукта, после чего поверхность слоя продукта охлаждают посредством обдува воздухом для интенсивного вытеснения свободной влаги на поверхность высушиваемого материала.The drying process consists in a pulse heating-cooling mode, in which heating is carried out by double-sided infrared irradiation with a wavelength of 3.7-4.5 microns, corresponding to the maximum absorption capacity of plant materials, with a flux density of 4.5-8.5 kW / m 2 for 11-13 minutes until the target temperature of the processed product is reached, after which the surface of the product layer is cooled by blowing air to intensively displace free moisture on the surface of the dried material.
Холодный воздух продувают в течение 1-3 минут, охлаждая продукт до температуры 34-41°С, после чего подают на 6 минут поток горячего воздуха с температурой 45-55°С для эффективного выноса влаги с поверхности слоя продукта.Cold air is blown for 1-3 minutes, cooling the product to a temperature of 34-41 ° C, after which a stream of hot air with a temperature of 45-55 ° C is fed for 6 minutes to effectively remove moisture from the surface of the product layer.
Описанный цикл длительностью 20 минут последовательных действий повторяют дважды, чтобы в течение 1 часа сушки достичь влажности продукта 12-13%.The described cycle lasting 20 minutes of sequential actions is repeated twice so that within 1 hour of drying the product reaches a moisture content of 12-13%.
Недостатком известного способа является то, что при облучении растительного материала инфракрасным излучением с длиной волны 3,7-4,5 мкм происходит перегрев всего продукта в слое, качество которого при этом ухудшается, так как происходит распад витаминов группы В и С, потеря микроэлементов, карамелизация сахаров и др.The disadvantage of this method is that when the plant material is irradiated with infrared radiation with a wavelength of 3.7-4.5 μm, the whole product overheats in the layer, the quality of which deteriorates, since the decomposition of vitamins B and C, the loss of trace elements, caramelization of sugars, etc.
Конвективной продувкой холодным воздухом (при выключенном ИКИ) продукт сильно охлаждается, что определяет повышение энергозатрат на последующий его технологический разогрев до установленной температуры сушки.By convective blowing with cold air (when the IRI is off), the product is very cooled, which determines the increase in energy consumption for its subsequent technological heating to the set drying temperature.
Непрерывная вентиляция поверхности слоя обрабатываемого материала вынуждает увеличивать тепловой поток, но при этом нарушается распределение температуры по высоте слоя из-за преобладания конвективного теплообмена с присущей разнонаправленностью градиентов температуры и влагосодержания, что тормозит процесс сушки.Continuous ventilation of the surface of the layer of the processed material forces to increase the heat flux, but the temperature distribution along the layer height is violated due to the predominance of convective heat transfer with the inherent multidirectional gradients of temperature and moisture content, which inhibits the drying process.
Многократная перекоммутация инфракрасных излучателей усложняет технологический процесс, который характеризуется повышением затрат энергии из-за инерционности разогрева обрабатываемого материала в объеме для выпаривания структурной влаги.Repeated switching of infrared emitters complicates the process, which is characterized by an increase in energy costs due to the inertia of the heating of the processed material in the volume for evaporation of structural moisture.
Унос выпаренной влаги потоком горячего воздуха со скоростью 2 м/с приводит к перегреву продукта до температуры выше 60°С при последующем инфракрасном облучении в средневолновом диапазоне, что приводит к существенным потерям качества и зачастую к неприемлемости этой технологии сушки.The removal of evaporated moisture by a stream of hot air at a speed of 2 m / s leads to overheating of the product to a temperature above 60 ° C with subsequent infrared irradiation in the mid-wave range, which leads to significant loss of quality and often to the unacceptability of this drying technology.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование известного способа сушки высоковлажных растительных материалов для предотвращения его технологического перегрева, при локальном воздействии на структурную влагу и дифференцированном охлаждении с поверхности слоя продувкой воздухом, обеспечив максимальное сохранение в готовом продукте нативных свойств растительного материала, определяющих его повышенное качество и полезность при употреблении в пищу или для профилактики и лечения.The technical problem to which the present invention is directed is to improve the known method of drying high-moisture plant materials to prevent its technological overheating, with local effects on structural moisture and differentiated cooling from the surface of the layer by blowing air, ensuring maximum preservation of the native properties of the plant material in the finished product, determining its increased quality and usefulness when eaten or for prevention and treatment I am.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном способе сушки высоковлажных растительных продуктов, содержащем их мойку, мерную резку и укладку слоем на сетчатые поддоны, которые устанавливают на бесконечный транспортер сушильной камеры, где проводят распределенный подвод тепловой энергии посредством двухстороннего инфракрасного излучения оптимизированной длины волны, и сопутствующую конвективную продувку поверхности слоя воздухом, причем этот цикл кратно повторяют до достижения влажности готового продукта 12-13%, согласно изобретению нагрев материала в слоях осуществляют непрерывным инфракрасным излучением на длине волны 1,5-3,0 мкм с плотностью теплового потока 3,5-3,8 кВт/м2 при дискретной конвективной продувке воздухом поверхности слоя длительностью 0,3 минуты со скоростью 0,3-0,4 м/с и постоянным шагом в каждом цикле, равным последовательно 5, 4, 3 и 1,8 минуты.The required technical result is achieved by the fact that in the known method of drying high-moisture vegetable products, comprising washing, measuring cutting and laying them on a mesh pallets, which are installed on an endless conveyor of the drying chamber, where the distributed supply of thermal energy through two-sided infrared radiation of optimized wavelength is carried out, and the accompanying convective purging of the layer surface with air, and this cycle is repeated several times until the moisture content of the finished product reaches 12-13% According to the invention, the material in the layers is heated by continuous infrared radiation at a wavelength of 1.5-3.0 μm with a heat flux density of 3.5-3.8 kW / m 2 with a discrete convective air purge of the layer surface with a duration of 0.3 minutes at a speed 0.3-0.4 m / s and a constant step in each cycle, equal successively 5, 4, 3 and 1.8 minutes.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышение качества сухого продукта, в котором сохраняются нативные свойства, при значительном сокращении энергозатрат и технологического времени за счет предложенного дифференцированного по температуре и длительности режима нагрева обрабатываемого слоя продукта инфракрасным излучением (в зависимости от толщины слоя и вида продукта) при многократно повторяющейся конвективной продувке слоя воздухом до контролируемой температуры охлаждения в каждом цикле «нагрев-охлаждение».Distinctive features of the proposed technical solution provided an increase in the quality of the dry product, which retains its native properties, with a significant reduction in energy consumption and technological time due to the proposed temperature-dependent and duration-different heating regime of the treated product layer by infrared radiation (depending on the layer thickness and type of product) at repeatedly convective purging of the layer with air to a controlled cooling temperature in each cycle of "heating -ohlazhdenie ".
Длительность циклов нагрева ИКИ - конвективное охлаждение слоя и число повторений продольных продувок воздухом в каждом цикле, при выбранных параметрах и режимах обработки, был рассчитан по математической модели планирования эксперимента для решения поставленной в изобретении технической задачи.The duration of the IKI heating cycles — convective cooling of the layer and the number of repetitions of longitudinal air blows in each cycle, for the selected processing parameters and modes, was calculated using the mathematical model of the experimental design for solving the technical problem posed by the invention.
Выбор длины волны инфракрасного излучения в диапазоне 1,5-3,0 мкм обусловлен тем, что она соответствует резонансной частоте собственных колебаний молекул воды для максимального уноса выпариваемой структурной влаги с поверхности слоя без потери нативных свойств обрабатываемого материала.The choice of the wavelength of infrared radiation in the range of 1.5-3.0 μm is due to the fact that it corresponds to the resonant frequency of natural vibrations of water molecules for the maximum removal of the evaporated structural moisture from the surface of the layer without losing the native properties of the processed material.
При нагреве слоя материала ИКИ длиной волны 1,5-3,0 мкм резонанс указанных частот обеспечивает минимум затраченной энергии на механический отрыв влаги от структуры вещества, что интенсифицирует выпаривание влаги при незначительном нагреве самого обрабатываемого материала.When heating a layer of an IKI material with a wavelength of 1.5-3.0 μm, the resonance of these frequencies provides a minimum of energy expended on the mechanical separation of moisture from the structure of the substance, which intensifies the evaporation of moisture with a slight heating of the material being processed.
Многократная в каждом цикле кратковременная (0,3 минуты) продольная продувка воздуха с минимизированной скоростью 0,3-0,4 м/с обеспечивает унос выпаренной влаги с поверхности слоя, нагретой до температуры 55±1°С, при которой сохраняются свойства, регламентированные ГОСТ Р 52622-2006.Repeated in each cycle short-term (0.3 minutes) longitudinal air blowing with a minimized speed of 0.3-0.4 m / s ensures the removal of evaporated moisture from the surface of the layer heated to a temperature of 55 ± 1 ° С, at which the properties regulated GOST R 52622-2006.
Ограничение используемого теплового потока инфракрасного излучения в диапазоне 3,5-3,8 кВт/м2 обусловлено тем, что при значении ниже минимального резко увеличивается время нагрева материала до заданной технологической температуры и уменьшается испарение из-за снижения градиента температур по высоте слоя, а при плотности теплового потока ИКИ выше 3,8 кВт/м2 поверхность пересушивается, в результате чего происходит термодеструкция материала.The limitation of the used heat flux of infrared radiation in the range of 3.5-3.8 kW / m 2 is due to the fact that when the value is below the minimum, the time for heating the material to a given process temperature sharply increases and evaporation decreases due to a decrease in the temperature gradient along the layer height, and when the IRF heat flux density is higher than 3.8 kW / m 2, the surface is dried out, as a result of which the material is thermally degraded.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination in a stable relationship is sufficient to achieve a novelty of quality that is not inherent in the characteristics of disunity, that is, the technical problem posed in the invention is not solved by the sum of the effects, but by a new super-effect of the sum of the attributes.
Способ по изобретению характеризуется тем, что структурная влага обрабатываемого материала при двухстороннем инфракрасном облучении слоя на оптимизированной частоте перемещается по направлению теплового потока вовнутрь под воздействием градиента температур, что приводит к повышению влагосодержания в середине слоя.The method according to the invention is characterized in that the structural moisture of the material being processed, upon bilateral infrared irradiation of the layer at an optimized frequency, moves inward in the direction of the heat flux under the influence of a temperature gradient, which leads to an increase in moisture content in the middle of the layer.
При этом интенсивно происходит испарение структурной влаги растительного сырья, увеличивая в нем градиент влагосодержания в слое, направленный к центру, а поток влаги направлен к поверхностям слоя.In this case, evaporation of the structural moisture of plant materials occurs intensively, increasing the moisture content gradient in the layer directed toward the center, and the moisture flow directed towards the surface of the layer.
При достижении на поверхности слоя контролируемой температуры 55±1°С автоматически включается вентилятор для обдува воздухом слоя продукта со скоростью 0,3-0,4 м/с, охлаждая его в течение 0,3 минуты до температуры поверхности 41±1°С, в результате чего возникает перепад температур снаружи и внутри слоя.When the controlled temperature reaches 55 ± 1 ° С on the surface of the layer, the fan is automatically turned on to blow the product layer with air at a speed of 0.3-0.4 m / s, cooling it for 0.3 minutes to a surface temperature of 41 ± 1 ° С, as a result, a temperature difference occurs outside and inside the layer.
Выбранная температура охлаждения посредством продольной конвективной продувки воздуха обеспечивает унос с поверхности слоя выпаренной влаги при минимальном увеличении технологической длительности процесса сушки и без заметного увеличения затрат энергии на последующий разогрев обрабатываемого материала.The selected cooling temperature by means of longitudinal convective air purging ensures the ablation of the evaporated moisture layer from the surface with a minimum increase in the technological duration of the drying process and without a noticeable increase in energy costs for the subsequent heating of the processed material.
Скорость продольной продувки воздуха оптимизирована для интенсивного уноса с поверхности слоя выпаренной влаги за минимальное время, чтобы не переохладить высушиваемый материал, исключив тем самым непроизводительные затраты тепловой энергии на последующий нагрев ИКИ до технологически установленной температуры сушки.The longitudinal air blowing rate is optimized for intensive removal of the evaporated moisture layer from the surface in a minimum time, so as not to overcool the material to be dried, thereby eliminating the overhead of thermal energy for subsequent heating of the IKI to the technologically set drying temperature.
Градиент температур при обдуве слоя продукта воздухом направлен с поверхности в глубину, что не совпадает с направлением вектора выхода свободной влаги из нагреваемого продукта на его поверхность.The temperature gradient when blowing the product layer with air is directed from the surface to the depth, which does not coincide with the direction of the exit vector of free moisture from the heated product to its surface.
Чем больше разность температур между глубинным объемом продукта и его поверхностью (выше температурный градиент), тем сильнее напор влаги из глубины продукта на его поверхность.The larger the temperature difference between the deep volume of the product and its surface (higher temperature gradient), the stronger the pressure of moisture from the depth of the product to its surface.
Таким образом, автоматически посредством саморегуляции термодинамического процесса происходит интенсификация процесса удаления влаги, при малом градиенте влагосодержания, который обеспечивается плотностью теплового потока 3,5-3,8 кВт/м2, в итоге получаются высокие показатели качества, в частности сохраняются от распада витамины группы В и С, микроэлементы и биологически активные вещества.Thus, automatically through the self-regulation of the thermodynamic process, the process of moisture removal is intensified, with a small moisture content gradient, which is ensured by the heat flux density of 3.5-3.8 kW / m 2 , as a result, high quality indicators are obtained, in particular, vitamins of the group are preserved from decay B and C, trace elements and biologically active substances.
Сущность изобретения иллюстрируют примеры сушки разных растительных продуктов, которые не ограничивают объема притязаний совокупности признаков формулы.The invention is illustrated by examples of drying various plant products, which do not limit the scope of claims of the totality of the features of the formula.
Пример 1.Example 1
Сушка моркови, предварительно помытой и нашинкованной размером 2-3 мм, которая уложена в сетчатые поддоны слоями 15, 25 и 35 мм.Drying carrots, previously washed and chopped with a size of 2-3 mm, which is laid in mesh pallets with layers of 15, 25 and 35 mm.
Поддоны устанавливают на бесконечный транспортер туннельной камеры, в которой с обеих сторон распределены инфракрасные излучатели, выполненные в форме кварцевых трубок с керамическим покрытием, внутри которых размещена связанная с источником питания нить накаливания.The pallets are mounted on an endless conveyor of the tunnel chamber, in which infrared emitters are made on both sides, made in the form of ceramic coated quartz tubes, inside of which there is an incandescent filament.
При нагреве функциональное керамическое покрытие излучает лучистую энергию длиной волны 1,5-3,0 мкм с тепловым потоком 3,5 кВт/м2.When heated, a functional ceramic coating emits radiant energy with a wavelength of 1.5-3.0 μm with a heat flux of 3.5 kW / m 2 .
Камера оснащена средством вентиляции для продольной продувки воздухом со скоростью 0,3-0,4 м/с поверхности слоев обрабатываемого материала.The chamber is equipped with ventilation for longitudinal air blowing at a speed of 0.3-0.4 m / s of the surface of the layers of the processed material.
Морковь в исходном состоянии имеет влагосодержание 515-631 кг вл. /кг абс. сух вещ., которое в результате предложенного режима инфракрасной сушки с сопутствующим дискретным кратковременным конвективным теплообменом посредством многократной продольной продувки воздуха относительно поверхности обрабатываемого слоя материала должно быть снижено до 14-15 кг/кг в готовом сухом продукте.Carrots in the initial state has a moisture content of 515-631 kg ow. / kg abs. dry thing., which as a result of the proposed infrared drying regime with the accompanying discrete short-term convective heat transfer by means of multiple longitudinal air blowing relative to the surface of the processed material layer should be reduced to 14-15 kg / kg in the finished dry product.
Первый этап сушки ИКИ с тепловым потоком 3,5 кВт/м2 (в соответствии с высотой слоев): - продольная продувка воздухом с шагом 5 минут нагрева шестикратно; - с шагом 5 минут восьмикратно и с шагом 5 минут девятикратно.The first stage of drying of an IKI with a heat flux of 3.5 kW / m 2 (in accordance with the height of the layers): - longitudinal air blowing with a step of 5 minutes of heating six times; - with a step of 5 minutes eightfold and with a step of 5 minutes ninefold.
Средний унос влаги в цикле составляет 24 кг/кг, 27 кг/кг и 29 кг/кг соответственно по слоям 15, 25 и 35 мм.The average ablation of moisture in the cycle is 24 kg / kg, 27 kg / kg and 29 kg / kg, respectively, in layers of 15, 25 and 35 mm.
При этом общее сокращение влагосодержания от совокупного действия ИКИ и конвективного теплообмена первого этапа последовательно составляет 144, 216 и 261 кг/кг.In this case, the total reduction in moisture content from the combined action of IKI and convective heat transfer of the first stage consistently amounts to 144, 216 and 261 kg / kg.
Далее тепловой поток инфракрасного облучения установлен равным 3,8 кВт/м2 для всех слоев обрабатываемой моркови.Further, the heat flux of infrared radiation is set equal to 3.8 kW / m 2 for all layers of the processed carrots.
Второй этап: четырехкратная продувка с шагом инфракрасного облучения 4 минуты. Снижение влагосодержания - 208 кг/кгSecond stage: four-time purge with a step of infrared irradiation of 4 minutes. Moisture reduction - 208 kg / kg
Третий этап: трехкратная продольная продувка обрабатываемых слоев воздухом с шагом инфракрасной обработки три минуты. Снижение влагосодержания - 114 кг/кг.The third stage: three-time longitudinal purging of the treated layers with air with a step of infrared treatment for three minutes. Moisture reduction - 114 kg / kg.
Четвертый этап: двукратная продувка воздуха через 1,8 минуты (110 с). Снижение влагосодержания - 34 кг/кг.Fourth stage: twice air purge after 1.8 minutes (110 s). Moisture reduction - 34 kg / kg.
Общее время сушки шинкованной моркови составило 63-79 минуты.The total drying time for shredded carrots was 63-79 minutes.
Пример 2.Example 2
Сушка шинкованного корня сельдерея с исходным влагосодержанием 180-220 кг/кг. Высота слоев обрабатываемого материала составила 10, 20 и 30 мм. Тепловой поток ИКИ - 3,8 кВт/м2.Drying shredded celery root with an initial moisture content of 180-220 kg / kg. The height of the layers of the processed material was 10, 20 and 30 mm. The heat flux of IKI is 3.8 kW / m 2 .
Первый этап. При среднем уносе влаги за цикл 3,2 кг/кг с шагом продувки 5 минут, соответственно высоте слоя, потеря влагосодержания составила: 12,8 кг/кг при четырехкратной продувке; 16 кг/кг при пятикратной продувке и 19,2 при шестикратной продувке.First step. With an average moisture transfer per cycle of 3.2 kg / kg with a purge step of 5 minutes, respectively the layer height, the moisture content loss was: 12.8 kg / kg with a four-time purge; 16 kg / kg for five-time purge and 19.2 for six-time purge.
Второй этап. Шаг продувки составляет 4 минуты. Потеря влагосодержания по всем слоям равная - 102 кг/кг при двукратной продувке.Second phase. The purge step is 4 minutes. The loss of moisture content in all layers is equal to 102 kg / kg with a double purge.
Третий этап. Шаг продувки - 3 минуты. При среднем уносе влаги за цикл 3,9 кг/кг, соответственно по высоте слоя, потеря влагосодержания составила: 27,3 кг/кг при семикратной продувке; 31,2 кг/кг при восьмикратной продувке и 35,1 кг/кг при девятикратной продувке.The third stage. The purge step is 3 minutes. With an average moisture transfer of 3.9 kg / kg per cycle, respectively, according to the height of the layer, the loss of moisture content was: 27.3 kg / kg with a seven-fold purge; 31.2 kg / kg for eight-fold purge and 35.1 kg / kg for nine-fold purge.
Четвертый этап. Шаг продувки - 1,8 минуты (110 с). При среднем уносе влаги за цикл 12 кг/кг, соответственно по высоте слоя, потеря влагосодержания составила 24 кг/ кг при двукратной продувке; 36 кг/кг при трехкратной продувке и 48 кг/кг при четырехкратной продувке.The fourth stage. The purge step is 1.8 minutes (110 s). With an average moisture transfer per cycle of 12 kg / kg, respectively, according to the height of the layer, the loss of moisture content was 24 kg / kg with a double purge; 36 kg / kg with a three-time purge and 48 kg / kg with a four-time purge.
Общее время сушки шинкованного корня сельдерея до конечного влагосодержания 14-15 кг/кг (влажность примерно 12-13%) составило 57-79 минут.The total drying time of shredded celery root to a final moisture content of 14-15 kg / kg (humidity about 12-13%) was 57-79 minutes.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.Comparison of the proposed technical solution with the closest prior art analogues did not reveal an identical match of the totality of the essential features of the invention.
Предложенные отличия ручного способа инфракрасной сушки, совмещенной с конвективной продольной продувкой воздуха, не являются очевидными для специалиста по термической обработке пищевых и растительных материалов, которые прямо не следуют из постановки технической задачи.The proposed differences in the manual method of infrared drying, combined with convective longitudinal air blowing, are not obvious to a specialist in the heat treatment of food and plant materials, which do not directly follow from the statement of the technical problem.
Практическую реализацию предложенного способа возможно осуществлять на действующем оборудовании пищевого производстве, в туннельной камере, оснащенной бесконечным транспортером с распределенными с обеих сторон ИКИ средствами продольной вентиляции.The practical implementation of the proposed method can be carried out on existing food production equipment, in a tunnel chamber equipped with an endless conveyor with longitudinal ventilation means distributed on both sides of the IKI.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.From the foregoing, we can conclude that the invention meets the conditions of patentability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015106698/13A RU2584612C1 (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Method of drying high-moisture plant products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015106698/13A RU2584612C1 (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Method of drying high-moisture plant products |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2584612C1 true RU2584612C1 (en) | 2016-05-20 |
Family
ID=56012219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015106698/13A RU2584612C1 (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Method of drying high-moisture plant products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2584612C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2725484C1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-07-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского" | Method for drying carrots during preparation of chips |
| RU2796675C2 (en) * | 2021-06-12 | 2023-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Специо" | Method of modifying flavor additives, starches and starch products |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU785615A1 (en) * | 1979-02-13 | 1980-12-07 | Институт Солнечной Энергии Ан Туркменской Сср | Method of convection drying |
| RU2043585C1 (en) * | 1992-06-29 | 1995-09-10 | Николай Казимирович Клямкин | Method of drying of very humid materials |
| RU2216257C2 (en) * | 2002-01-03 | 2003-11-20 | Любайкин Сергей Николаевич | Method of vegetative product drying |
-
2015
- 2015-02-26 RU RU2015106698/13A patent/RU2584612C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU785615A1 (en) * | 1979-02-13 | 1980-12-07 | Институт Солнечной Энергии Ан Туркменской Сср | Method of convection drying |
| RU2043585C1 (en) * | 1992-06-29 | 1995-09-10 | Николай Казимирович Клямкин | Method of drying of very humid materials |
| RU2216257C2 (en) * | 2002-01-03 | 2003-11-20 | Любайкин Сергей Николаевич | Method of vegetative product drying |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2725484C1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-07-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского" | Method for drying carrots during preparation of chips |
| RU2796675C2 (en) * | 2021-06-12 | 2023-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Специо" | Method of modifying flavor additives, starches and starch products |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Recent developments in high-quality drying of vegetables, fruits, and aquatic products | |
| Zhang et al. | Trends in microwave-related drying of fruits and vegetables | |
| Scaman et al. | Combined microwave vacuum drying | |
| Bandura et al. | Research on sunflower seeds drying process in a monolayer tray vibration dryer based on infrared radiation | |
| Zhang et al. | Microwave-vacuum heating parameters for processing savory crisp bighead carp (Hypophthalmichthys nobilis) slices | |
| US3277580A (en) | Method and apparatus for drying | |
| CN103461462B (en) | Method for preparing burdock granules for conditioning through combined even drying of radio frequency pretreatment and microwave pulse spouting | |
| US20180045462A1 (en) | Ultrasound and infrared assisted conductive hydro-dryer | |
| TW201826943A (en) | Simultaneous rapidly drying and parboiling of wet paddy rice by radio-frequency hot air drying | |
| Horuz et al. | Microwave-conventional drying characteristics of red pepper: modeling, temperature profile, diffusivity and activation energy. | |
| RU2584612C1 (en) | Method of drying high-moisture plant products | |
| Chua et al. | New hybrid drying technologies | |
| DEMIREL et al. | Investigation of the effect of a hybrid drying method on the color quality of nectarine slices and energy consumption | |
| Zahoor et al. | Recent applications of microwave technology as novel drying of food–Review | |
| JPS59232077A (en) | Preraration of dried food | |
| Farhang et al. | Shrimp drying characterizes undergoing microwave treatment | |
| Wardhani et al. | Microwave vacuum drying on fruit: A review | |
| Sehrawat et al. | Trends in drying of fruits and vegetables | |
| Antal | Effect of different drying techniques on the drying time and energy of blueberry | |
| WO2018124911A1 (en) | Method of producing dried products of animal and plant origin | |
| KR101567415B1 (en) | Quick Dehydration Process for Material of Kimchi | |
| Wiset et al. | Silkworm pupae drying using microwave combined with hot air. | |
| Mohd Rozainee et al. | Microwave assisted hot air convective dehydration of fish slice: drying characteristics, energy aspects and colour assessment | |
| RU2595146C1 (en) | Method for drying of thermolabile materials | |
| ES2674435T3 (en) | Method for accelerated rice aging |