Бийск, Алтайский край, Россия
Бийск, Алтайский край, Россия
Бийск, Алтайский край, Россия
Бийск, Алтайский край, Россия
Бийск, Алтайский край, Россия
В статье рассматривается процесс конвективной сушки материалов на примере картофеля при температуре 60 С. Для интенсификации сушки добавлялось бесконтактное ультразвуковое воздействие с различными уровнями звукового давления в диапазоне 130–175 дБ. Ультразвуковое воздействие 175 дБ позволило сократить время сушки картофеля на 57,1% по сравнению с конвективной сушкой. Начиная с уровня звукового давления 150 дБ, было отмечено скачкообразное изменение скорости сушки на начальном этапе (при высоком влагосодержании). Это позволило сделать предположение о том, что запускается механизм обезвоживания материала без фазового перехода, то есть за счет диспергирования влаги с поверхности высушиваемого материала. Для подтверждения механизма диспергирования было проведено улавливание капель воды на предметное стекло с иммерсионной жидкостью. При этом отмечалось, что с уменьшением влагосодержания материала также уменьшалось количество диспергированных капель. Оптимальным уровнем звукового давления с точки зрения сокращения времени сушки и потребляемой энергии является диапазон 160–165 дБ. Для увеличения массы одновременно высушиваемого материала были предложены две конструкции сушильных установок барабанного типа. Ультразвуковая сушка (160–165 дБ) картофеля в виде кубиков в предложенных установках осуществлялась на 45–47% быстрее, чем при конвективной сушке.
уровень звукового давления, сушка, диспергирование, ультразвуковая сушилка, кривая сушки
1. Верболоз Е.И., Иванова М.А., Демченко В.А., Фартуков С., Евона Н.К. Исследование процесса сушки шиповника в поле действия ультразвука. Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50, № 1. С. 79–86.
2. Gallego-Juarez J. A., Riera E., Blanco S. D. F., Rodriguez-Corral G., Acosta-Aparicio V. M., Blanco A. Application of High-Power Ultrasound for Dehydration of Vegetable: Processes and Devices. Drying Technology. 2007. Vol. 25(11). Р. 1893–1901. DOI:https://doi.org/10.1080/07373930701677371
3. Fairbank H.V. Applying ultrasound to continuous drying process. Ultrasonic International I975 Conference Proceedings. Guildford, UK: IPC Science and Technology Press Ltd, 1975. P. 43-45.
4. Szadzińska J., Mierzwa D., Pawłowski A., Musielak G., Pashminehazar R., Kharaghani A. Ultrasound- and microwave-assisted intermittent drying of red beetroot. Drying Technology. 2020. Vol. 38. Iss. 1-2. Р. 93–107. URL: https://doi.org/10.1080/07373937.2019.1624565
5. Kowalski S. J. Ultrasound in wet materials subjected to drying: A modeling study. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015. Vol. 84. May. Р. 998–1007. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.01.086
6. Baslar M., Toker O.S., Karasu S., Tekin Z.H., Yildirim B.H. Ultrasonic applications for food dehydration. Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. 2016. P. 1247–1270. DOIhttps://doi.org/10.1007/978-981-287-470-2_64-1
7. Gallego-Juárez J.A., Rodriguez G., Acosta V., Riera E. Power ultrasonic transducers with extensive radiators for industrial processing. Ultrasonics Sonochemistry. 2010. Vol. 17. N 6. P. 953–964. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2009.11.006
8. Bantle M., Eikevik T.M. A study of the energy efficiency of convective drying systems assisted by ultrasound in the production of clipfish. J. Clean. Prod. 2014. Vol. 65. P. 217–223. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.jclepro.2013.07.016
9. Beck S.M., Sabarez H., Gaukel V., Knoerzer K. Enhancement of convective drying by application of airborne ultrasound – a response surface approach. Ultrason. Sonochem. 2014. Vol. 21. N 6. P. 2144–2150. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.ultsonch.2014.02.013
10. Розенберг Л. Д. Физика и техника мощного ультразвука. В 3 кн. / АН СССР. Акустический ин-т. Москва: Наука, 1967-1970.
11. Rieara E., Gallego-Juarez J.A., Corral G.R., Aparicio V. M.A., Gallego E.A. Application of high-power ultrasound for drying vegetables. 2002. Oct. P. 143-148. URL: https://www.researchgate.net/publication/39397817_Application_of_high-power_ultrasound_for_drying_vegetables
12. Liu Y., Sun Y., Yu H., Yin Y., Li X., Duan X. Hot Air Drying of Purple-Fleshed Sweet Potato with Contact Ultrasound Assistance. Drying Technol. 2017. Vol. 35. N 5. P. 564–576. URL: http://dx.doi.org/10.1080/07373937.2016.1193867
13. Schössler K., Jäger H., Knorr D. Effect of continuous and intermittent ultrasound on drying time and effective diffusivity during convective drying of apple and red bell pepper J. Food Eng. 2012. Vol. 108. N 1. P. 103–110. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.ifset.2012.05.010
14. Gallego-Juarez J.A., Rodriguez-Corra G., Galvez-Moraleda J.C., Yang T.S. A new high intensity ultrasonic technology for food dehydration. Drying Technology. 1999. Vol. 17(3). P. 597–608. URL: http://dx.doi.org/10.1080/07373939908917555
15. Khmelev V.N., Shalunov A.V., Nesterov V.A. Summation of high-frequency Langevin transducers vibrations for increasing of ultrasonic radiator power. Ultrasonics. 2021. Vol. 114. 106413
16. Khmelev V.N., Shalunov A.V., Nesterov V.A. Ultrasonic transducer with increased exposure power and frequency up to 100 kHz. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2021. Vol. 68, Iss. 5. P. 1773-1782. DOIhttps://doi.org/10.1109/TUFFC.2020.3029159
17. Khmelev V.N., Shalunov A.V., Barsukov R.V., Abramenko D.S., LebedevA.N.Studies of ultrasonic dehydration efficiency. Journal of Zhejiang University SCIENCE A (Applied Physics & Engineering). 2011. Vol. 12. N 4. P. 247–354. DOIhttps://doi.org/10.1631/jzus.A1000155
18. Верболоз Е.И., Николюк О.И. Применение ультразвука при сушке макаронных изделий с белковыми добавками. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2017. Т. 79, № 1(71). С. 50–54.
19. Юдин А.В., Верболоз Е.И. Эффективность сушки кипрей-чая с применением ультразвука. Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО: Материалы XLVI научной и учебно-методической конференции. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2017. С. 332–335.
20. Марущак А.С., Жерносек С.В., Ольшанский В.И. Влияние акустических колебаний ультразвукового диапазона на прочностные свойства текстильных материалов в процессах сушки. Вестник Витебского государственного технологического университета. 2019. № 2 (37), С. 44–51.
21. Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Хмелев М.В., Нестеров В.А., Тертишников П.П., Цыганок С.Н. Патент на ПМ RU 195247 U1. 2020.
