УДК 634.1: 51-74

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ГЕЛИОУСТАНОВКИ ДЛЯ СУШКИ ПЛОДОВООВОЩНОЙ ПРОДУКЦИИ И СЫРЬЯ

Мальтекбасов М.Ж., Мукажанов Е.Б., Шаяхметов Н.Н., Тыналиев Б.Т.,

Батырбеков С.Ж., Алимбаев Ч. А., Телебаев Е.Е., Бақытұлы Қ., Акжолов Е.К.

Жетысуйский государственный университет им. И. Жансугурова, Талдыкорган, Казахстан (040000, Талдыкорган, ул. И.Жансугурова 187а), e-mail: mukazhanov_e@mail.ru

Излагаются результаты сравнительных испытаний разработанных в итоге сравнения методов использования естественной сушки и солнечных гелиоустановок. Существенность средних разностей сопряженных измерений температур в гелиоустановке и падений влаги из нарезанных яблок за единицу времени изучали в трех циклах сушки. Проверку гипотезы об отсутствии существенных отличий указанных технологических параметров гелиоустановки осуществляли при помощи статистического t- критерия Стьюдента.

Ключевые слова: солнечная энергия, сельскохозяйственные продукты, гелиоустановка, математическая обработка данных

Solar systems EFFICIENCY FOR DRYING Fruit RAW

Maltekbasov M.Zh., Mukazhanov E.B., Shayahmetov N.N., Tynaliev B.T., Batyrbekov S.Zh., Alimbayev Ch.A., Telebayev E.E., Bakhytuli K., Akzholov E.K.

Zhetysu State University I.Zhansugurov, Taldykorgan, Kazakhstan (040000, Taldykorgan, I.Zhansugurov st. 187а), e-mail: mukazhanov_e@mail.ru

Presents the results of comparative tests developed as a result of comparing the methods of using natural drying and solar solar power plants. Materiality average differences conjugate temperature measurements in solar thermal and moisture drops of sliced apples per unit of time was studied in three cycles of drying. Test of the hypothesis of the absence of significant differences of these technological parameters was carried out with the help of solar statistical t- Student criteria.

Keywords: solar energy, agricultural products, solar power plant, the mathematical data processing

Введение

Солнечная энергия относится к возобновляемым видам энергии. Она с давних пор используется человеком. В последнее время в связи с обострением проблем экономии энергоресурсов и защиты окружающей среды интерес к ее использованию резко возрос.

Солнечная энергия может быть преобразована в механическую, электрическую и тепловую энергию, использована в химических и биологических процессах. Солнечные установки находят широкое применение в системах отопления и охлаждения зданий, получения горячей и опреснения морской воды, сушки материалов и сельскохозяйственных продуктов.

Сушка сельскохозяйственной продукции является одним из энергоемких процессов в сельском хозяйстве. Основными энергоносителями для сушки служат жидкое топливо, газ и электроэнергия. В Германии, например, ежегодно для сушки 6-8 млн. т зерна и 350-370 тыс. т кукурузы требуется 180-200 тыс. т жидкого топлива, а это составляет 0,3-0,4 % от общей потребности страны в жидком топливе. По сравнению с 1973 г. доля затрат, приходящихся на жидкое топливо в сушильном процессе, возросла к настоящему времени в 3 раза и составила 30-40% общих затрат, расходуемых на сушку зерна [1].

Целью настоящей работы является разработка научно-обоснованных рекомендаций по созданию новой ресурсосберегающей технологии переработки сельскохозяйственной продукции.

Результаты исследования и их обсуждение

В последнее время все шире проводят исследования по применению солнечных установок для сушки зерна, трав, фруктов, овощей и другой сельскохозяйственной продукции. Технология сушки заключается в использовании нагретого солнечного воздуха в специальных коллекторах и пропускания его через высушиваемый материал. Для увеличения к. п.д. солнечных установок иногда применяют тепловой насос.

Уже существует большое количество действующих установок для сушки продукции с помощью солнечной энергии в США, СНГ, Германии, Швейцарии, Италии, Франции и др. странах [1, 2, 5].

Для того, чтобы высушить овощи и ягоды существует много способов, но все они приводят к одному итогу, который заключается в удалении влаги из продукта до той степени, чтобы он мог сохраняться достаточно долгое время. Можно выделить два основных вида сушки ягод и овощей - это огневая (искусственная) сушка и солнечно-воздушная (естественная) сушка.

Естественная сушка продуктов на первый взгляд кажется достаточно простым и легким способом, но это не всегда так, может подвести погода. Если будет не достаточно жарко и будет влажный воздух, то в результате продукт получиться плохого качества. Сушку продуктов естественным способом на открытом воздухе лучше осуществлять в солнечную и ясную погоду. Для такого вида сушки нарезают овощи и фрукты кружочками или дольками и нанизывают на нитку (для большей прочности можно нитку сложить в несколько раз), после чего подвешивают ее на солнце. Не обязательно это делать на улице или во дворе дома, поскольку может пойти дождь, а вас не будет дома, чтобы вовремя ее убрать, поэтому лучшим местом для сушки ягод будет балкон, веранда или же какое - либо другое место под крышей. Ягоды можно и не подвешивать, а просто разложить в один слой на бумагу или противень и также поместить их на солнце.

Для того, чтобы высушить ягоды этим способом требуется от 5 дней до 2-х недель - это достаточно продолжительное время и плюс ко всему за сушкой постоянно необходимо следить, чтобы на нее не попал дождь или роса. Лучше всего убирать высушиваемые продукты на ночь в дом или же накрывать. Такая сушка продуктов на открытом воздухе очень популярна в Средней Азии и в Европе, поскольку именно здесь в очень больших количествах сушится виноград, яблоки, абрикосы, вишни и другие плоды. Также такой способ применяется в Украине, Молдове и Белоруссии [3].

Для сушки плодов и овощей с целью их сохранности и продолжительного хранения и сохранения качества; может быть использована гелиоустановка в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности и других смежных отраслях промышленности [4, 6].

Гелиоустановка располагается на наклонной площадке, сориентированной на юг, чтобы максимально использовать лучистый поток солнечной энергии. Угол наклона зависит от географической широты данной местности и находится для средней полосы страны в пределах 20-30°С.

Предварительно обработанное (бланшировка, сульфитация) сырье укладывается внутрь установки на выдвижных ящиках. Примерно 10-12 кг на квадратный метр. Солнечные лучи, проходя через прозрачную синтетическую пленку, поглощаются высушиваемыми продуктами. Режим работы во многом определяется шириной вентиляционной щели, регулирующей интенсивность воздухообмена.

В начале работы были проведены сравнительные испытания конструкций гелиоустановки, при этом изучали существенность средних разностей сопряженных измерений температур в гелиоустановке и падений влаги из нарезанных яблок за единицу времени в трех циклах сушки. Проверку гипотезы об отсутствии существенных отличий указанных технологических параметров гелиоустановки осуществляли при помощи статистического t- критерия Стьюдента.

Температуру атмосферного воздуха и в гелиоустановке измеряли ртутными термометрами, а падения влаги за сутки определяли путем взвешивания 100 г навесок нарезанных яблок. Все выдвижные ящики в гелиоустановке были загружены нарезанными яблоками полностью. Первый цикл сравнительных испытаний был начат 19 июля, второй 28 июля и третий 9 августа. Средние значения температур в гелиоустановке представлены в табл. 1.

Таблица 1. Средние температуры в гелиоустановке

Часы дня	Средние температуры в гелиоустановке, °С
	Верхний ярус	Нижний ярус	Средние показатели
10-00	38,71	36,71	37,71
11-00	46,86	43,71	45,29
12-00	54,2	50,4	52,30
13-00	58,89	56,0	57,45
14-00	65,5	62,1	63,80
15-00	61,88	59,88	60,88
16-00	59,43	57,71	58,57
17-00	55,67	51,5	53,59
Суммы	441,14	418,01	429,58
Среднее	55,14	52,25	53,70

При отсутствии в гелиоустановке продукта температура достигала 80°С, после закладки снижалась на 15-20°С, и в процессе сушки постепенно повышалась. В табл. 1 указаны средние температуры при наличии нарезанных яблок 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 гелиоустановке не существенна. Необходимо отметить, что при ясной и тихой погоде, но при низкой температуре атмосферного воздуха 14°С в гелиоустановке было 43°С, то есть коэффициент увеличения достигал, соответственно, 1,8 и 3. Однако, по мере увеличения температуры атмосферного воздуха до 37°С, эти коэффициенты постепенно уменьшались до, соответственно, 0,8 и 1,4 из-за увеличения тепловых потерь (табл.2).

Таблица 2. Средние значения убыли влаги в гелиоустановке

Дата цикла сушки	Средняя убыль влаги в гелиоустановке за сутки из нарезанных яблок за три цикла сушки, г
	Верхний ярус	Нижний ярус	Средние показатели
19.07	50,3	49,7	50,00
27.07	69,5	51,0	60,25
08.08	57,4	50,6	54,00
Суммы	177,20	151,30	164,25
Средние	59,07	50,43	54,75

Математическая обработка данных табл. 2 показала, что средняя разность убыли влаги из 100-граммовых нарезанных яблок в гелиоустановке не существенна: фактический критерий 1ф=2,37 меньше табличного to5=4,3 при ошибке средней 1,86 г. Однако средние значения немногим меньше, что приводит значение её продолжительности к 2,5 суткам. И экономическая эффективность использования гелиоустановки выше за счет вдвое большего объема закладываемого продукта.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Bryan William. Direct solar drying of fruits and vegetables in the southeastern united states. – Energy Use Manag. Proc. Int. Conf. Tucson, Ariz., 1977, v. 3-4 New York, e. a. 1978, p. 521-525.

2. Исмаилова А. А., Бектенов Л. Б. Экспериментальный анализ по применению прозрачной пленки и стекла для гелиосушилок.- Тр. «Вопросы теории и экпериментальной физики». Алма-Ата, 1979, с. 96-100.

3. Крепис И. Солнечные сушилки, теплицы, парники. – Сельское хозяйство Молдавии, 1979, №8, с. 47-49.

4. Умаров Г. Я., Авезов Р. Р., Икрамов А. И. Использование солнечной энергии для сушки фруктов и овощей. – Консервная и овощная промышленность, 1978, № 10, с. 22-23.

5. Bryan William. Direct solar drying of fruits and vegetables in the southeastern united states. – Energy Use Manag. Proc. Int. Conf. Tucson, Ariz., 1977, v. 3-4 New York, e. a. 1978, p. 521-525.

6. Schulz H. Sonnenenergie in Haus Hof. H. Teil, Top agrar. 1977. H.7, S. 64-68.