The article presents an analysis of the technological stages of the production of solid biofuel from energy wood species, it is noted that up to 70% of the total energy consumption is spent on drying processes in technological processes. The urgency and advantages of low-temperature drying of such wood have been substantiated. It is noted in the work that the heat and humidity modes should ensure an increase in the energy efficiency of the process and a high calorific value of the resulting fuel. The purpose of the article is to intensify the process of dehydration of energy wood to obtain solid biofuel, to determine the effect on the process of convective low-temperature drying of the operating parameters of the drying agent, the size and shape of the raw material, and the specific load on the drying surface. Energy willow was used as an object for dehydration, the initial moisture content of which varied over a wide range from 45 to 60% per wet weight; dehydration was carried out until the material reached residual moisture content of 5...6%. Studies on the effect of the temperature of the drying agent on the kinetics of moisture exchange prove that an increase in temperature from 80 to 100 °C intensifies heat and mass transfer and reduces the duration of the process by up to 25%. The results of experimental studies of the effect of the specific load on the dehydration process showed that an increase in load has a positive effect on the productivity of the drying unit and increases the volume of processed raw materials. At the same time, the total duration of dehydration from the minimum load to the maximum increases by 3.5 times. It is noted in the work that a significant parameter of influence on the kinetics of drying and increasing the efficiency of the process is the method of grinding the raw material. The most intensive mode corresponds to the method of grinding willow by combining abrasion and impact. With this method of grinding, the drying time is reduced from 15 to 25% in comparison with the others considered. The combination of the specified conditions and parameters of low-temperature drying provides an economical process and obtaining dried willow with low and evenly distributed residual moisture. The use of such material in the technological cycle of biofuel production guarantees the reliable operation of the combustion device for a long time.
Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України Сорокова Н.М. Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України Гусарова О.В. Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України РЕСУРСО-Й ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ В ПЕРЕРОБЛЕННІ ТЕРМОЛАБІЛЬНИХ РОСЛИННИХ МАТЕРІАЛІВ НА СУШЕНІ ПРОДУКТИ У статті проаналізовано актуальність і перспективність перероблення термолабільних рослинних матеріалів на сушені продукти як одного з альтернативних варіантів свіжим фруктам й овочам. Відзначено, що сушіння, як метод консервування, характеризується високою енергоємністю й підвищеними вимогами до якості й безпечності кінцевого продукту. Представлено узагальнення кінетичних закономірностей вологообміну у вигляді температурних кривих, кривих сушіння та швидкості сушіння. Показано, що процес видалення вологи відбувається в періоді падаючої швидкості впродовж усього зневоднення. Обґрунтовано енергозберігаючі ступеневі режими сушіння термолабільних фруктів і овочів, відповідно до яких температура матеріалу впродовж зневоднення не перевищує гранично допустиму величину й забезпечує високий ступінь збереження природних компонентів, інтенсифікацію тепломасообмінних процесів, скорочення енерговитрат до 25%. Представлено екологічно безпечну теплотехнологію перероблення фруктів й овочів на сухофрукти, чипси, фруктово-овочеві порошки. Для сушіння використовують створені конвективні зонні сушильні установки тунельного та стрічкового типу, а також теплонасосні, з низькими витратами теплоти. Завдяки автономності теплових зон, інтенсивність теплового потоку на матеріал розподіляється відповідно до ступеневого режиму. Підкреслено, що сушіння термолабільних матеріалів здійснюється в середовищі чистого гарячого повітря без використання інертних і хімічно синтезованих речовин. Контроль якісних показників проводять на кожному етапі виробництва. Гарантовано дотримання режимних тепловологісних параметрів й екологічної чистоти технологічного процесу. Надано напрями використання сушених продуктів. Промислове перероблення фруктів і овочів сприятиме збільшенню натуральних екологічно чистих сушених продуктів на національному й міжнародному ринках. Ключові слова: термолабільні рослинні матеріали, ступеневе зневоднення, енергозберігаючі режими, інтенсифікація процесу, сушені продукти.
У статті надано класифікацію рослинних матеріалів, зосереджено увагу на крохмалевмісній сировині, зокрема коренеплодах батату, наведено хімічний склад, існуючі способи сушіння. Представлено результати досліджень тепловологої обробки та процесу конвективного зневоднення коренеплодів. Розроблено енергоефективні двоступеневі режими сушіння, за якими температура теплоносія на першому етапі процесу дорівнює 80…100 °С, на другому-55…70 °С, температура матеріалу впродовж зневоднення 50…60 °С. Запропоновані режими забезпечують скорочення тривалості сушіння, зниження теплових витрат до 15 %, одержання сушених продуктів з високими органолептичними показниками Ключові слова: коренеплоди батату, тепловолога обробка, ступеневе сушіння, чипси, харчовий порошок, енергоефективні режими Рекомендовано до публікації д-р техн. наук Сорокова Н.М. Дата надходження рукопису 14.06.2018 Шапар Раїса Олексіївна, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник, Відділ тепломасопереносу в тепло технологіях, Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України, вул. Булаховського, 2, м. Київ,
In the absence of large-scale pectin production in Ukraine, pectin-containing powders are an alternative source. They are used as natural additives in the manufacture of health products, due primarily to the presence of pectin, as well as other useful natural components of raw materials. The purpose of the work is to conduct research on the dispersion and fractionation of dried plant materials and to determine the energy-saving regimes of these processes. The task of the research is to develop optimal modes of dispersion of dried plant materials; determine the depend-ence of the micromill performance and power consumption on the rotation speed of the dispersant rotor; to establish the influence of the load on the sieve and the scattering time on the fractionation process. Objects, equipment and research methods. Dried pectin-containing apples and table beets were used as research objects. Studies of the dispersion process were performed on an micromill (8-MM), the coarse part was ground on a disintegrator (ДЕЗІ), the study of the dispersed composition of powders was carried out on the device 029. The paper analyzes the existing methods of grinding and equipment for its implementation. The analysis showed that percussion mills are the most suitable for grinding dried pectin-containing apples and table beets. The dispersed composition of pectin-containing powders is determined in the article. The influence of material loading on the sieve and scattering time on the yield of the fine fraction was investigated. It is proved that the scattering process is more influenced by the scattering time. The paper graphically shows the effect of rotor speed on the equivalent particle diameter and powder dispersion; differential and integral particle distribution curves depending on rotor speed and scattering time for apple and beet powders; the dependence of micromill productivity and power consumption on the speed of the disperser rotor, etc. The optimal operating speed of the rotor is 50 m/s. At this speed, energy consumption for grinding dried materials is minimal. It is proved that the fractionation process almost does not depend on the load on the sieve, but depends on the scattering time. It is impractical to increase the process duration over 3 minutes. Increasing the time to 4 minutes increases the mass of the fine fraction by only 2…5%. The yield of the fine fraction of powders according to the optimal modes of dispersion and separation is: apple – 65...68%, beet – 62...65%. The possibility of re-grinding in order to increase the fine fraction yield is shown. Conclusions. According to the results of the research, the optimal dispersion regimes, the dependence of micromill productivity and power consumption on the dispersant rotor speed, as well as the effect of load on the sieve and scattering time of apple and beet powders on the fractionation process are determined. On the basis of the conducted researches energy-saving conditions of processes of dispersion and fractionation of pectin-containing powders and proper work of the corresponding equipment are defined.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.