Напрями підвищення ефективності процесу сушіння в тунельних та комбінованих сушарках

Abstract

Наведено класифікацію тунельних сушарок; розглянуто чинники, що впливають на інтенсивність та енергоефективність процесу. Основними параметрами визначено температуру теплоносія, швидкість руху теплоносія, вологість сушильного агента і напрямок продування матеріалу в тунельних сушарках. Запропоновано використовувати парові теплогенератори в роботі багатозонної тунельної сушарки, що порівняно з теплогенераторами на органічному паливі дають можливість зменшити витрати теплоти в 1,7–2,3 разу порівняно з існуючими аналогами. Енергетичні витрати теплоти в тунельній сушарці становлять 3800 кДж/кг випареної вологи. Для зменшення енергетичних витрат застосовуються сонячні тунельні сушарки зі збільшенням поверхні теплообміну за рахунок максимального розведення піддонів із сировиною під різним кутом. Завдяки впливу сонячної енергії температура сушильного агента може досягати 70 °С. Основним напрямом розвитку сушіння рослинних матеріалів є поєднання існуючих технологій з відновлюваними джерелами енергії, зокрема використання сонячної енергії, теплових насосів та мікрохвильового, інфрачервоного і сублімаційного сушіння. Комбінована технологія сушіння – це поєднання двох або більше різних процесів сушіння, які можуть забезпечити синергетичний ефект, що приводить до зменшення потреби в енергії та скорочення часу сушіння зі збереженням більшості характеристик якості, зокрема смаку, поживних речовин, кольору, аромату, текстури тощо. Розглянуто різні методи комбінованого сушіння, такі як сонячноінфрачервоне, конвективно-інфрачервоне, інфрачервонo-мікрохвильове, конвективно-мікрохвильове та багатофункціональне, що поєднує в собі мікрохвильове та сублімаційне сушіння під вакуумом. Порівняно із сублімаційним, сублімаційне мікрохвильове вакуумне сушіння зменшує час обробки продуктів на 75% та споживання енергії на 72% відповідно. Поєднання комбінованих методів значно зменшує тривалість сушіння та енерговитрати, що може бути використано під час проєктування тунельних енергоефективних сушарок.

The article presents the classification of tunnel dryers and considers the factors influencing the intensity and energy efficiency of the process. The main parameters are the temperature of the coolant, the velocity of the coolant and the humidity of the drying agent, as well as the direction of blowing the material in the tunnel dryers. The Institute of Technical Thermophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine proposes to use steam heat generators in the operation of a multi-zone tunnel dryer, which in comparison with heat generators on organic fuel allows to save heat costs by 1.7–2.3 times compared to existing counterparts. Energy heat consumption in the tunnel dryer is 3800 kJ/kg. moisture. To reduce energy costs, solar tunnel dryers with an increase in heat transfer surface due to the maximum dilution of pallets with raw materials at different angles have become widespread. Due to the influence of solar energy, the temperature of the drying agent can reach 70 °C. The main direction of development of drying of plant materials is the combination of existing technologies with renewable energy sources, in particular the use of solar energy, heat pumps, as well as microwave, infrared and freeze drying. Combined drying technology is a combination of two or more different drying processes that can provide a synergistic effect that reduces energy requirements and reduces drying time while maintaining most quality characteristics such as taste, nutrients, color, aroma, texture and more. Various methods of combined drying are considered, such as: solarinfrared, convective-infrared, infrared-microwave, convective-microwave and multifunctional, which combines microwave-sublimation drying under vacuum. Compared to freeze-drying, freeze-drying microwave vacuum drying reduces drying time by 75% and energy consumption by 72%, respectively. Comparison of combined methods significantly reduces the drying time and reduces energy consumption, which can be used in the design of tunnel energy efficient dryers.