RU2600975C1 - Способ свч-сушки топинамбура - Google Patents
Способ свч-сушки топинамбура Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600975C1 RU2600975C1 RU2015116308/06A RU2015116308A RU2600975C1 RU 2600975 C1 RU2600975 C1 RU 2600975C1 RU 2015116308/06 A RU2015116308/06 A RU 2015116308/06A RU 2015116308 A RU2015116308 A RU 2015116308A RU 2600975 C1 RU2600975 C1 RU 2600975C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- microwave
- jerusalem artichoke
- tubers
- girasol
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
- F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
- F26B3/347—Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сушке сельскохозяйственных продуктов, преимущественно топинамбура, и может быть применено в сельском хозяйстве и в медицинской промышленности. Способ СВЧ-сушки топинамбура заключается в том, что клубни моют, нарезают, закладывают в печь слоем высотой, не превышающей половины глубины проникновения СВЧ-потока, пары влаги удаляют свободной конвекцией, а длительность сушки рассчитывают по расчетной формуле. Технический результат изобретения заключается в повышении качества сушки и снижении энергоемкости. 1 ил.
Description
Изобретение относится к сушке сельскохозяйственных продуктов и может быть применено в сельском хозяйстве и в медицинской промышленности.
Известен способ сушки сельскохозяйственных продуктов путем их нагрева СВЧ-энергией до 70-90°С в герметичной вакуумной камере и сушки до достижения продуктом влажности 9-13% (см. описание изобретения к патенту РФ №2151984, МПК F26B 3/347, публикация 27.06.2002).
Недостатком известного способа является низкое качество получаемого продукта из-за высокой температуры сушки.
Известен способ сушки топинамбура, который включает нагревание топинамбура в микроволновой печи под вакуумом, при температуре 50-60°C. Нагревание происходит в течение 3-4 часов. Способ позволяет повысить качество получаемого сухого продукта из клубней топинамбура в результате наиболее полного сохранения в продукте биологически активных веществ и снизить вероятность локального перегрева и подгорания.
Клубни топинамбура подготавливают путем отделения налипшей земли, мойки до удаления загрязнений, ополаскивания загрязнений под душем и инспекции, закладывают в микроволновую печь целыми или в виде ломтиков.
Посредством насоса создают вакуум при остаточном давлении 120-150 мм рт. ст. и отсасывают пары влаги.
Сушку проводят до остаточной влажности 6-10% или до остаточной массы продукта 20-30% от первоначальной (Патент РФ №2280989).
Этот способ наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.
Недостатки известного способа - неравномерность сушки по высоте слоя и энергоемкость.
Технической задачей изобретения является повышение качества сушки и снижение энергоемкости процесса.
Поставленная техническая задача достигается тем, что, в способе СВЧ-сушки топинамбура, заключающимся в том, что клубни моют, нарезают, закладывают в печь, нагревают до 50…60°C, сушат до остаточной влажности 6…10%, пары влаги удаляют, согласно изобретению, нарезанные клубни закладывают слоем высотой, не превышающей половины глубины проникновения СВЧ-потока, пары влаги удаляют свободной конвекцией, а длительность сушки рассчитывают по:
где
A - экспериментальный коэффициент, A=1,02;
θпд, θ0 - предельно допустимая и начальная температура топинамбура, °C;
с - теплоемкость, кДж/кг·°C;
в - глубина проникновения СВЧ-потока, м;
αэ - эквивалентный коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции, Вт/м2·°C;
f - удельная поверхность частицы топинамбура, м2/кг;
h0 - определяющий размер частицы топинамбура, м;
η - доля теплоты, пошедшей на испарение свободной влаги.
Способ поясняется чертежом, на котором приведена схема СВЧ-печи.
СВЧ-печь включает 1 - корпус, 2 - поддон, 3 - привод, 4 - ролики, 5 - пульт управления, 6 - волновод и 7 - решетку. На схеме также приведен материал 8 и пары влаги 9.
Устройство работает следующим образом.
Нарезанные клубни топинамбура, например, на кубики 6×6×6 мм (8) размещают на поддоне 2 высотой слоя, не превышающей половины глубины проникновения СВЧ-потока - (для данного класса материала в=6,3; 4,4 и 2,1 см при частотах СВЧ 433; 915 и 2450 МГц соответственно) (Рогов И.А., Некрутман С.В., Лысов Г.В. Техника сверхвысокочастотного нагрева пищевых продуктов. - М.: Легкая промышленность. - 1981. - 37 с.).
Корпус 1 печи закрывают, на пульте управления 5 устанавливают рассчитанное время обработки, поддон приводят в движение, включают привод 3, волновод 6 и вентилятор 7. По окончании сушки поддон разгружают, материал охлаждают и отправляют на дальнейшую обработку.
Для реализации предложенного способа могут быть использованы СВЧ-печи различной мощности, например «Электроника 2000» (РФ), PPS-2,5 (США) (Рогов И.А., Некрутман С.В., Лысов Г.В. Техника сверхвысокочастотного нагрева пищевых продуктов. - М.: Легкая промышленность. - 1981. - С. 96-98).
Способ осуществляют следующим образом. Материал загружают, нагревают, сушат и разгружают. При высоте слоя, превышающей половину глубины проникновения СВЧ-потока - , возрастает неравномерность высушенных частиц материала в связи с ослаблением интенсивности СВЧ-излучения, одновременно возрастает длительность процесса и его энергоемкость при досушке. Производительность установки при этом снижается пропорционально высоте слоя. Повышенная неравномерность сушки обусловлена ослаблением интенсивности СВЧ: на глубине в сокращается в два раза.
В связи с незначительным количеством высушиваемого материала практически сразу он нагревается до предельно допустимой температуры θпд 50…60°C, возникает интенсивная турбулентная конвекция испаренных паров, которые удаляются через решетку 7, а следовательно, в отсосе паров под вакуумом необходимости нет.
Расчет длительности СВЧ-сушки выполнен на основе приближенных математических моделей теплопереноса, аналогичных конвективной сушке, но при этом учтен быстрый и объемный нагрев частицы до предельно допустимой температуры θпд и принят градиент температуры ΔT=const на всем протяжении процесса.
Для расчета длительности сушки оценим допустимое теплосодержание частицы топинамбура, которое при известной величине предельно допустимой температуры нагрева θпд≈60°C составит:
где с - теплоемкость, кДж/кг·°C;
G - масса, кг.
Эту величину можно представить в виде:
где αэ - эквивалентный коэффициент теплоотдачи, Вт/м·°C;
τ0 - длительность сушки;
θ0 - начальная температура частицы,°C;
F - теплообменная поверхность частицы (с учетом перекрестного воздействия СВЧ-лучей принимаем где Fп - полная поверхность частицы), м2;
η - доля теплоты, затраченной на испарение свободной влаги, ΔU=Uн-Uкр; Uн, Uкр - начальное и критическое влагосодержание, кг/кг;
r - удельная теплота испарения влаги, кДж/кг.
Приравняв правые части выражений (1) и (2), получим:
где αэ=αс+α' (α' - составляющая теплоотдачи от СВЧ-потока);
где h0 - определяющий размер частицы топинамбура, м;
A - экспериментальный коэффициент, учитывающий ослабление СВЧ-лучей.
Величину τ можно определить, предварительно вычислив αс из Nu=0,5(GrPr)0,25, где Nu, Gr, Pr - числа Нуссельта, Грасгофа и Прандтля: Pr=0,7; θс=θпд-θср; ν - кинематическая вязкость, м2/с; λ0 - теплопроводность среды, Вт/м·°C (Теория тепломассобмена // Под редакцией Леонтьева А.И. - М.: Высшая школа, 1979. - С. 328-331).
Пример.
При выводе выражений для расчета времени СВЧ-сушки был принят ряд допущений. Для подтверждения адекватности полученных выражений проведены экспериментальные исследования СВЧ-сушки топинамбура.
В экспериментальной СВЧ-установке VT-1650 мощностью 0,7 кВт, частотой 2450 МГц высушивали нарезанный на кубики 6×6×6 мм топинамбур в тонком слое h≈1,2 см от влажности 83% до 10%. Для сравнения высушивали также кубики при конвективной сушке при скорости агента сушки 0,5 м/с. Каждые 10…20 мин замеряли влажность и температуру материала.
При конвективной сушке продували слой материала на решетке подогретым воздухом с температурой 60°C, а при СВЧ-сушке поддерживали температуру материала равной 60°C (периодическим отключением напряжения, подаваемого на установку), пары влаги удалялись при естественной конвекции через решетку 7.
Установлено, что как при СВЧ-сушке, так и при вынужденной конвекции кривые СВЧ-сушки имеют общую конфигурацию с кривой конвективной сушки, а кривые температуры существенно различаются, что в значительной степени обусловливает интенсивность СВЧ-сушки (длительность СВЧ-сушки - 27 ч, конвективной - 5 ч).
Погрешность определения τ по (4) не превышает 15% при эффективном значении λэ=0,30, αэ=12 и . При СВЧ-сушке содержание инулина в топинамбуре не снизился, а при конвективной - снизился на 15%. Величина A=0,7.
Эффективность способа обусловлена качеством полученного продукта и энергосбережением, так как длительность процесса снизилась ~ в 2 раза.
Claims (1)
- Способ СВЧ-сушки топинамбура, заключающийся в том, что клубни моют, нарезают, закладывают в печь, нагревают до 50…60°C, сушат до остаточной влажности 6…10%, пары влаги удаляют, отличающийся тем, что нарезанные клубни закладывают слоем высотой, не превышающей половины глубины проникновения СВЧ-потока, пары влаги удаляют свободной конвекцией, а длительность сушки рассчитывают по формуле:
где
A - экспериментальный коэффициент, A=1,02;
θпд, θ0 - предельно допустимая и начальная температура топинамбура, °С;
с - теплоемкость, кДж/кг·°C;
в - глубина проникновения СВЧ-потока, м;
αэ - эквивалентный коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции, Вт/м2·°C;
f - удельная поверхность частицы топинамбура, м2/кг;
h0 - определяющий размер частицы топинамбура, м;
η - доля теплоты, пошедшей на испарение свободной влаги.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116308/06A RU2600975C1 (ru) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Способ свч-сушки топинамбура |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116308/06A RU2600975C1 (ru) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Способ свч-сушки топинамбура |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2600975C1 true RU2600975C1 (ru) | 2016-10-27 |
Family
ID=57216411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015116308/06A RU2600975C1 (ru) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Способ свч-сушки топинамбура |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2600975C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710536C1 (ru) * | 2019-03-11 | 2019-12-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Здоровое питание" | Способ комбинированной обработки для производства натурального закусочного продукта из топинамбура |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1151233B1 (en) * | 1999-01-11 | 2005-04-06 | Microwave Processing Technologies Pty Limited | A method and apparatus for microwave processing of planar materials |
RU2280989C2 (ru) * | 2004-11-01 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фабрика Биотехнология" | Способ сушки топинамбура |
RU2428841C1 (ru) * | 2010-09-10 | 2011-09-20 | Олег Иванович Квасенков | Способ производства хлебобулочного изделия |
RU2546182C1 (ru) * | 2013-11-20 | 2015-04-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Способ и устройство для сушки топинамбура |
-
2015
- 2015-08-28 RU RU2015116308/06A patent/RU2600975C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1151233B1 (en) * | 1999-01-11 | 2005-04-06 | Microwave Processing Technologies Pty Limited | A method and apparatus for microwave processing of planar materials |
RU2280989C2 (ru) * | 2004-11-01 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фабрика Биотехнология" | Способ сушки топинамбура |
RU2428841C1 (ru) * | 2010-09-10 | 2011-09-20 | Олег Иванович Квасенков | Способ производства хлебобулочного изделия |
RU2546182C1 (ru) * | 2013-11-20 | 2015-04-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Способ и устройство для сушки топинамбура |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710536C1 (ru) * | 2019-03-11 | 2019-12-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Здоровое питание" | Способ комбинированной обработки для производства натурального закусочного продукта из топинамбура |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sadin et al. | The effect of temperature and slice thickness on drying kinetics tomato in the infrared dryer | |
Moses et al. | Novel drying techniques for the food industry | |
Huang et al. | Simulation and prediction of radio frequency heating in dry soybeans | |
Motevali et al. | Evaluation of energy consumption in different drying methods | |
Bazyma et al. | The investigation of low temperature vacuum drying processes of agricultural materials | |
US3277580A (en) | Method and apparatus for drying | |
Darvishi et al. | Characteristics of sunflower seed drying and microwave energy consumption | |
RU2600975C1 (ru) | Способ свч-сушки топинамбура | |
US2930139A (en) | Vacuum drying | |
Adabi et al. | Investigation of some pretreatments on energy and specific energy consumption drying of black mulberry | |
McMinn et al. | Microwave–convective drying characteristics of pharmaceutical powders | |
CN112042727A (zh) | 一种超声波辅助微波解冻食品的方法 | |
Deng et al. | Characteristics of squid (Illex illecebrosus LeSueur) fillets dried using a combination of heat pump drying and far infrared radiation | |
JP2016148481A (ja) | 真空乾燥装置 | |
Mangalla et al. | Experimental Study on the Performance Characteristics of a Microwave-Solar Heating Dryer | |
McHugh | Radio frequency processing of food | |
Brandão et al. | Heat and mass transfer and energy aspects in combined infrared-convective drying of bee-pollen | |
Braginets et al. | Mathematical modeling of microwave-vacuum drying of vegetative mass | |
Wang et al. | Microwave‐Assisted Drying of Foods–Equipment, Process and Product Quality | |
RU2584612C1 (ru) | Способ сушки высоковлажных растительных продуктов | |
RU142496U1 (ru) | Установки для сушки высоковлажных материалов | |
KR20110108027A (ko) | 냉동수산물의 해동건조장치 및 이를 이용한 해동 및 건조방법 | |
CN106665792A (zh) | 一种水产品低温快速干燥方法 | |
JP4213082B2 (ja) | 煮干の製造装置 | |
Celen et al. | Design of Semisphere Solar-Microwave Hybrid Dryer and Drying Performance of Zucchini |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170829 |