Товарів: 0
На суму: 0 грн
УДК 631.362.7
А.Н. Шевцова
Державна наукова установа Всеросійський науково-дослідний інститут виноградарства і виноробства ім. Я.І. Потапенко, Новочеркаськ, Росія
Наведено результати порівняльних випробувань розроблених в інституті геліосушильних установок, найвідомішої щілинної сушарки (СК) та нової (НС) за температурою повітряного потоку та падінням вологи зразків винограду в одиницю часу.
Основну масу сухофруктів і сушеного винограду в світі отримують за допомогою сонячної енергії. Використання повітряно-сонячного методу, широко поширеного, наприклад, в Середній Азії, для сушіння фруктів і винограду на відкритих майданчиках в Російській Федерації практично неможливе через більш високу вологість повітря і зниження температури.
Компенсувати нестачу тепла та оптимізувати режими сушіння плодово-ягідної сировини можна за допомогою плівкових укриттів. При цьому високоякісні сушені продукти отримують без використання сушарок зі штучним підігрівом теплоносія, які потребують великих капіталовкладень.
У Всеросійському науково-дослідному інституті виноградарства і виноробства ім. Я.І. Потапенко розробив кілька типів сонячно-радіаційних сушильних установок, які успішно використовуються, і на даний момент триває їх удосконалення.
Сировина плодово-ягідної продукції в ряді регіонів не використовується належним чином, тому використання геліосушарок як у малих, так і у великих спеціалізованих господарствах, садівничих кооперативах, приватному секторі дозволяє значно поповнити обсяг вітчизняної сухофруктової продукції, використовуючи для сушіння не тільки якісні, але й нетоварні, пошкоджені плоди, зменшуючи при цьому втрати врожаю.
Найбільш вдалим за простотою конструкції та коефіцієнтом підвищення температури навколишнього повітря є щілинний сушильний модуль, який складається з двох фанерних основ під подвійним шаром прозорої полімерної плівки. На верхній основі розміром 1500х500 мм встановлено висувний сітчастий піддон з нержавіючої сталі для продукту. На нижній, розміром 1500х1000 мм, розташований гофрований чорнений нагрівальний елемент з жерсті (можна використовувати папір). Під лотком знаходиться екран з тонкого листа також почорнілої жерсті з поздовжніми отворами, щоб пропускати потік повітря від нагрівального елемента під виріб і затримувати сонячні промені, що проникають до верхньої основи через збільшені щілини в виробі під час висихання. Це зменшує втрати тепла. Сонячні промені нагрівають нагрівальний елемент до рівноважної температури, який, у свою чергу, виділяє теплову енергію. Потік повітря, проходячи знизу через вузький зазор між внутрішнім покриттям і основою, над і знизу гофрованого матеріалу, підвищує його температуру до рівноважної і надходить в робочу секцію, обдуваючи продукт сушіння знизу і зверху, і виходить в атмосферу через верхній отвір. Сушарка щілинна (SCD) захищена патентами: 1718778, 2027963, 2180493.
Недоліком щілинної сушарки є незначне підвищення температури навколишнього повітря в ранкові та вечірні години, коли сонячні промені падають на сушарку під косим кутом. При цьому більша частина поверхні гофрів заштрихована, а пропорційно зменшенню поверхні, що приймає промінь, температура повітряного потоку знижується за рахунок перерозподілу теплової енергії на неосвітлену поверхню гофрів. Крім того, потік повітря на виході з сушарки все ще має високий потенціал сушіння, який бажано використовувати.
Для усунення цього недоліку розроблена нова сушарка (СУ) з двоярусним розташуванням продукту на чотирьох сітчастих лотках, а нагрівальний елемент виконаний у вигляді чорнілого листа жерсті з поздовжніми отворами, утвореними розрізанням по трьох сторонах контуру отворів і загином по незайманій нижній стороні зрізаної частини до основи з зазором від неї. Це дозволить зменшити зазор між нижньою основою і внутрішнім покриттям, що повинно збільшити температуру повітряного потоку за рахунок посилення конвекції. Нижня основа розміром 1500х1300 мм встановлена в положенні, близькому до вертикального, що сприяє захисту зовнішнього покриття від пилових відкладень і прискорює потік повітря всередині сушарки. Розетка захищена від північних вітрів відкидним щитом. У ЩС можна завантажувати до 8 кг, наприклад винограду, а в НС – до 16 кг.
У 2008 році були проведені порівняльні випробування конструкцій сушарок, в яких вивчалася значущість середніх відмінностей у відповідних вимірюваннях температур у сушарках і падіння вологи з винограду в одиницю часу за три цикли сушіння. Гіпотезу про відсутність суттєвих відмінностей у зазначених технологічних параметрах сушарок перевіряли за допомогою статистичного t-критерію Стьюдента.
Температуру атмосферного повітря і в сушарках вимірювали ртутними термометрами, а падіння вологи за добу визначали зважуванням 100 г винограду, розміщеного в 7 лотках. При цьому в ЩС було поставлено 3 лотки, а в НС – 4 лотки, по одному в кожну. Піддони в сушарках були повністю завантажені виноградом. Перший цикл порівняльних випробувань розпочався 19 серпня, другий — 28 серпня, третій — 9 вересня. Середні температури в сушарках наведені в табл. 1.
Таблиця 1
Середні температури в ЩС і НС
Години доби | Середні температури в сушарках, °С | |||
ЩС | Верхній ярус у НС | Нижній ярус у НС | Середні в NS | |
10-00 | 38,86 | 38,71 | 36,71 | 37,71 |
11-00 | 56,71 | 56,86 | 53,71 | 55.29 |
12-00 | 61.2 | 64.2 | 60.4 | 62.3 |
13-00 | 62,75 | 65,89 | 61,0 | 63,45 |
14-00 | 62.2 | 63.5 | 60.01 | 61.8 |
15-00 | 67,0 | 69,88 | 61,88 | 65,88 |
16-00 | 65,0 | 65,43 | 59,71 | 62,56 |
17-00 | 54,67 | 55,67 | 51.5 | 53,59 |
Суми | 468,39 | 480,14 | 445,01 | 462,58 |
Середній | 58,55 | 60.02 | 55,62 | 57,82 |
При відсутності продукту в сушарках температура досягала 85°С, після завантаження вона знижувалася на 15-20°С, а в процесі сушіння поступово підвищувалася. У таблиці 1 наведені середні температури перебування винограду в сушарках. Для отримання більш якісного висушеного продукту температура всередині сушарки не повинна перевищувати 70°С.
Математична обробка даних таблиці 1 показала, що середня різниця температур в активній зоні та в НС незначна, фактичний критерій 1f = 1,78, таблиця 105^2,37 із середньою похибкою 0,4 ГС. Слід зазначити, що за ясної та безвітряної погоди, але при низькій температурі атмосферного повітря 14°С, у ЩС вона становила 53°С, у НС 70°С, тобто коефіцієнт підвищення сягав відповідно 3,8 та 5. Проте з підвищенням температури атмосферного повітря до 37°С ці коефіцієнти поступово знижувалися відповідно до 1,4 та 1.9 за рахунок збільшення втрат тепла переважно через фанеру основи, які зовні бажано покрити теплоізоляційним матеріалом, наприклад пінополістиролом (табл. 2).
Таблиця 2
Середні значення втрати вологи в AL і NS
Дата циклу сушіння | Середня втрата вологи в сушарках за добу із проб винограду за три цикли сушіння, г | |||
В ЩС | Верхній ярус НС | Нижній ярус НС | Загалом у НС | |
19.08 | 50.7 | 50.3 | 49.7 | 50,0 |
27.08 | 61.1 | 69.5 | 51,0 | 55.2 |
08.09 | 60.6 | 57.4 | 50.6 | 54,0 |
Суми | 172.4 | 167.2 | 151.3 | 159.2 |
Середній | 57,46 | 55,73 | 50.4 | 53.06 |
Таблиця математичної обробки даних. 2 показало, що середня різниця у вологовтраті 100-грамових зразків винограду в ЩС і НС незначна: фактичний критерій 1ф = 2,37 менший табличного до5 = 4,3 із середньою похибкою 1,86 г. Однак у НС середні значення трохи менше, що зумовлює різну тривалість: у ЩС 2,5 дня, у НС в середньому 2,75 дня. Незважаючи на це, економічна ефективність використання НС вища за рахунок удвічі більшого обсягу використовуваної продукції.
За матеріалами Міжнародної науково-практичної конференції «Науково-прикладні аспекти розвитку виноградарства і виноробства на сучасному етапі» - Новочеркаськ, ВНИИВиВ ім. Я.І. Потапенко, 2009
