УДК 631.362.7
А.Н. Шевцов
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко, Новочеркасск, Россия
Излагаются результаты сравнительных испытаний разработанных в институте солнечных сушильных установок, лучшей из известных щелевой сушилкой (ЩС) и новой (НС) по температуре воздушного потока и падению влаги из навесок винограда в единицу времени.
Основное количество сухофруктов и сушеного винограда в мире получено с использованием солнечной энергии. Применение для сушки плодов и винограда широко используемого, например в Средней Азии, воздушно-солнечного способа на открытых площадках на территории РФ практически не возможно из-за более высокой влажности атмосферного воздуха и более низких температур.
Компенсировать недостаток тепла и оптимизировать режимы сушки плодово-ягодного сырья можно при использовании плёночных укрытий. При этом получают высококачественную сушеную продукцию без использования сушилок с искусственным подогревом теплоносителя, требующих высоких капиталовложений.
Во Всероссийском НИИ виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко разработано несколько типов солнечных радиационных сушильных установок, которые успешно используются, и в настоящее время продолжается их усовершенствование.
Сырьевые ресурсы плодово-ягодной продукции в ряде регионов не используются в должной мере, поэтому использование солнечных сушилок как в мелких, так и в крупных специализированных хозяйствах, садоводческих кооперативах, в частном секторе может значительно пополнить объём отечественной сухофруктовой продукции, используя для сушки не только качественные, но и нетоварные, повреждённые плоды, сократив при этом потери урожая.
Наиболее удачной по простоте конструктивного исполнения и коэффициент повышения температуры атмосферного воздуха является модуль щелевой сушилки, который состоит из двух фанерных оснований под двойным слоем прозрачной полимерной плёнки. На верхнем основании, размером 1500x500 мм, установлен выдвижной сетчатый поддон из нержавеющей стали для продукта. На нижнем, размером 1500x1000 мм, расположен гофрированный зачернённый нагревательный элемент из жести (можно использовать бумагу). Под поддоном расположен экран из тонкого листа также зачерненной жести с продольными отверстиями для пропуска воздушного потока от нагревательного элемента под продукт и улавливания солнечных лучей, проникающих к верхнему основанию через увеличивающиеся промежутки в продукте по мере его высыхания. Этим уменьшаются тепловые потери. Солнечные лучи подогревают нагревательный элемент до равновесной температуры, который в свою очередь излучает тепловую энергию. Воздушный поток, проходя снизу по узкой щели между внутренним покрытием и основанием, над и под гофрированным материалом, повышает свою температуру до равновесной и поступает в рабочую секцию, обдувая продукт сушки снизу и сверху, и уходит в атмосферу через верхнее отверстие. Щелевая сушилка (ЩС) защищена патентами: 1718778, 2027963, 2180493.
Щелевая сушилка имеет недостаток - незначительное повышение температуры атмосферного воздуха в утренние и вечерние часы, когда солнечные лучи падают на сушилку под косым углом. В этом случае большая часть поверхности гофр затенена, и пропорционально уменьшению лучевоспринимаемой поверхности уменьшается температура воздушного потока из-за перераспределения тепловой энергии на неосвещенную поверхность гофр. Кроме того, воздушный поток на выходе из сушилки ещё обладает высоким потенциалом сушки, который желательно использовать.
Для устранения этого недостатка разработана новая сушилка (НС) с двухъярусным расположением продукта на четырех сетчатых поддонах, а нагревательный элемент выполнен в виде зачерненного листа жести с продольными отверстиями, образованными путем вырезки по трем сторонам контура отверстий и изгиба по нетронутой нижней стороне вырезанной части в сторону основания с промежутком от него. Это позволит уменьшить щель между нижним основанием и внутренним покрытием, что должно повысить температуру воздушного потока за счет повышения его конвекции. Нижнее основание размером 1500x1300 мм установлено в положение, близкое к вертикальному, что способствует защите внешнего покрытия от пылевых осадков и ускорению воздушного потока внутри сушилки. Выходное отверстие прикрыто от ветров северного направления шарнирно установленным щитком. В ЩС может быть загружено до 8 кг, например винограда, в НС - до 16 кг.
В 2008 году были проведены сравнительные испытания конструкций сушилок, при этом изучали существенность средних разностей сопряженных измерений температур в сушилках и падений влаги из винограда за единицу времени в трех циклах сушки. Проверку гипотезы об отсутствии существенных отличий указанных технологических параметров сушилок осуществляли при помощи статистического t- критерия Стьюдента.
Температуру атмосферного воздуха и в сушилках измеряли ртутными термометрами, а падения влаги за сутки определяли путем взвешивания 100 г навесок винограда, помещенных в 7 сетчатых лотков. При этом в ЩС клали 3 лотка, в НС - 4 лотка по одному в каждый поддон. Поддоны в сушилках были загружены виноградом полностью. Первый цикл сравнительных испытаний был начат 19 августа, второй 28 августа и третий 9 сентября. Средние значения температур в сушилках представлены в табл. 1.
Таблица 1
Средние температуры в ЩС и НС
Часы дня | Средние температуры в сушилках, °С | |||
ЩС | Верхний ярус в НС | Нижний ярус в НС | Средние в НС | |
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 |
Суммы | 468,39 | 480,14 | 445,01 | 462,58 |
Среднее | 58,55 | 60,02 | 55,62 | 57,82 |
При отсутствии в сушилках продукта температура достигала 85°С, после закладки снижалась на 15-20°С, и в процессе сушки постепенно повышалась. В табл. 1 указаны средние температуры при наличии винограда в сушилках. Для получения более качественного сушеного продукта температура внутри сушилки не должна превышать 70°С.
Математическая обработка данных табл.1 показала, что средняя разность температур в ЩС и в НС не существенна, фактический критерий 1ф=1,78, табличный 105^2,37 при ошибке средней 0,4ГС. Необходимо отметить, что при ясной и тихой погоде, но при низкой температуре атмосферного воздуха 14°С в ЩС было 53°С, в НС 70°С, то есть коэффициент увеличения достигал, соответственно, 3,8 и 5. Однако, по мере увеличения температуры атмосферного воздуха до 37°С, эти коэффициенты постепенно уменьшались до, соответственно, 1,4 и 1,9 из-за увеличения тепловых потерь в основном через фанерные основания, которые с внешней стороны желательно покрыть теплоизоляционным материалом, например пенопластом (табл.2).
Таблица 2
Средние значения убыли влаги в ЩС и НС
Дата цикла сушки | Средняя убыль влаги в сушилках за сутки из навесок винограда за три цикла сушки, г | |||
В ЩС | Верхний ярус НС | Нижний ярус НС | В целом в 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 |
Суммы | 172,4 | 167,2 | 151,3 | 159,2 |
Средние | 57,46 | 55,73 | 50,4 | 53,06 |
Математическая обработка данных табл. 2 показала, что средняя разность убыли влаги из 100-граммовых навесок винограда в ЩС и НС не существенна: фактический критерий 1ф=2,37 меньше табличного to5=4,3 при ошибке средней 1,86 г. Однако в НС средние значения немногим меньше, что приводит к разной её продолжительности: в ЩС 2,5 суток, в НС в среднем 2,75 суток. Несмотря на это, экономическая эффективность использования НС выше за счет вдвое большего объема закладываемого продукта.
По материалам Международной научно-практической конференции "Научно-прикладные аспекты развития виноградарства и виноделия на современном этапе" - Новочеркасск, ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2009
