Экспериментальные исследования кинетики инфракрасной сушки кофейного шлама

Autor: Burdo, Oleg, Bezbakh, Igor, Shyshov, Serhii, Zykov, Aleksandr, Gavrilov, Aleksander, Vsevolodov, Oleksandr, Sirotyuk, Ilya, Terziev, Sergey
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Technology audit and production reserves; Том 1, № 1(51) (2020): Industrial and technology systems; 4-10
Technology audit and production reserves; Том 1, № 1(51) (2020): Виробничо-технологічні системи; 4-10
Technology audit and production reserves; Том 1, № 1(51) (2020): Производственно-технические системы; 4-10
ISSN: 2664-9969
2706-5448
Popis: The object of research is drying of spent coffee grounds. In modern production, the issues of rational use of energy in all processes of food technology, including drying, are urgently raised. In many food technologies, 2–3 times more energy is used than is physically necessary for the process. This determines the energy intensity of production and the quality of products. Drying processes are among the most energy-intensive, and in many cases the proportion of energy in the cost of production is up to 30 %. When drying of spent coffee grounds, convective dryers are mainly used, the energy consumption of which is 5 MJ/kg of removed moisture and above. Convective drying uses 40 % of the supplied energy to evaporate moisture. Also, a significant drawback of convective dryers is the discharge of waste coolant into the atmosphere, which has a heat content of only 10–15 % less than the hot air supplied to the drying chamber. The paper proposes the use of infrared radiation for drying of spent coffee grounds in periodic and continuous units. This will allow in the future to reduce specific energy consumption. During the study, the influence of the energy supply intensity, temperature, air flow rate, product layer thickness and specific load on the kinetics of periodic infrared drying of spent coffee grounds is determined. The influence of the energy supply intensity, specific load, tape speed, and the number of infrared modules on the kinetics of continuous infrared drying of spent coffee grounds is determined. The results are compared with convective drying in terms of specific energy consumption. A feature of the use of infrared radiation is its high efficiency and high rate of moisture removal from the surface layers of spent coffee grounds, and as a result, an increase in the productivity of the drying method and a decrease in specific energy consumption. The specific energy consumption obtained during operation of infrared drying of spent coffee grounds is 3.2 MJ/kg. This is below existing convection dryers.
Об'єктом дослідження є процес сушіння кавового шламу. В умовах сучасного виробництва гостро ставляться питання раціонального використання енергії в усіх процесах харчової технології, включаючи сушіння. У багатьох харчових технологіях використовується в 2–3 рази більше енергії, ніж її фізично необхідно на процес. Цим визначається енергоємність виробництва і якість продуктів. Процеси сушіння відносяться до найбільш енергоємних, і в багатьох випадках частка енергії в собівартості продукції складає до 30 %. При сушінні кавового шламу використовують в основному конвективні сушарки, енерговитрати яких становлять 5 МДж/кг видаленої вологи і вище. На випаровування вологи при конвективному сушінні витрачається 40 % підведеної енергії. Також значним недоліком конвективних сушарок є викид відпрацьованого теплоносія в атмосферу, який має тепловміст всього лише на 10–15 % менше, ніж гаряче повітря, що подається в сушильну камеру. В роботі пропонується використання інфрачервоного випромінювання для сушіння кавового шламу в установках періодичної та безперервної дії. Це дозволить в перспективі знизити питомі енерговитрати. В ході дослідження визначено вплив інтенсивності енергетичного підведення, температури, швидкості потоку повітря, товщини шару продукту і питомого навантаження на кінетику періодичної інфрачервоного сушіння кавового шламу. Визначено вплив інтенсивності енергетичного підведення, питомого навантаження, швидкості стрічки, кількості інфрачервоних модулів на кінетику безперервного інфрачервоного сушіння кавового шламу. Проведено порівняння результатів з конвективним сушінням за параметрами питомого енергоспоживання. Особливістю застосування інфрачервоного випромінювання є більша ефективність і висока швидкість видалення вологи з поверхневих шарів кавового шламу, і як наслідок, збільшення продуктивності способу сушіння, зниження питомих енерговитрат. Отримані в ході роботи питомі енерговитрати при інфрачервоному сушінні кавового шламу склали 3,2 МДж/кг. Це нижче існуючих конвективних сушарок.
Объектом исследования является процесс сушки кофейного шлама. В условиях современного производства остро ставятся вопросы рационального использования энергии во всех процессах пищевой технологии, включая сушку. Во многих пищевых технологиях используется в 2–3 раза больше энергии, чем ее физически необходимо на процесс. Этим определяется энергоемкость производства и качество продуктов. Процессы сушки относятся к наиболее энергоемким, и во многих случаях доля энергии в себестоимости продукции составляет до 30 %. При сушке кофейного шлама используют в основном конвективные сушилки, энергозатраты которых составляют 5 МДж/кг удаленной влаги и выше. На испарение влаги при конвективной сушке расходуется 40 % подведенной энергии. Также значительным недостатком конвективных сушилок является выброс отработанного теплоносителя в атмосферу, который имеет теплосодержание всего лишь на 10–15 % меньше, чем горячий воздух, подаваемый в сушильную камеру. В работе предлагается использование инфракрасного излучения для сушки кофейного шлама в установках периодического и непрерывного действия. Это позволит в перспективе снизить удельные энергозатраты. В ходе исследования определено влияние интенсивности энергетического подвода, температуры, скорости потока воздуха, толщины слоя продукта и удельной нагрузки на кинетику периодической инфракрасной сушки кофейного шлама. Определено влияние интенсивности энергетического подвода, удельной нагрузки, скорости ленты, количества инфракрасных модулей на кинетику непрерывной инфракрасной сушки кофейного шлама. Проведено сравнение результатов с конвективной сушкой по параметрам удельного энергопотребления. Особенностью применения инфракрасного излучения является большая эффективность и высокая скорость удаления влаги из поверхностных слоев кофейного шлама, и как следствие, увеличение производительности способа сушки, снижение удельных энергозатрат. Полученные в ходе работы удельные энергозатраты при инфракрасной сушке кофейного шлама составили 3,2 МДж/кг. Это ниже существующих конвективных сушилок.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: