Alegerea Si Dimensionarea Uscatoarelor

7/26/2019 Alegerea Si Dimensionarea Uscatoarelor

1/22


2/22

SC. Blue Spark Systems SRL. www.uscatoare-fructe.roDimensionarea camerelor de deshidratare convective pentru deshidratarea fructelor si legumelor

Tel: +40760.990.888 - 2 - 2015

Dimensionarea camerelor pentru

deshidratare convective pentru deshidratareafructelor si legumelor

In ultimii doi ani am constatat o crestere rapida a interesului agricultorilor sioamenilor de afaceri privind activitatea de deshidratare a fructelor si legumelor. In acestscop am analizat cererile acestora si am constatat ca marea lor majoritate au nevoie deinstalatii de deshidratare de pana in 2-3 tone / sarja, foarte rare fiind cazurile in care aufost inregistrate cereri pentru utilaje mai mari. Dintre acestia, peste doua treimi ausolicitat informatii privind instalatii de pana in 400 kg de fructe proaspete pe sarja. Avandin vedere aceste cerinte am recomandat utilizarea deshidratoarelor convective cu tavi(navete). In continuare vom explica modul de alegere si dimensionare al utilajului infunctie de productivitate, tipul produselor, combustibil, constructie si optimizareacosturilor.

1. Introducere

Fructele si legumele asigura fibre, minerale si vitamine indispensabile pentru odieta sanatoasa in alimentatia oamenilor. Consumul de fructe si legume joaca un rol

important in preventia unor boli cronice, probleme cardiovasculare, diabet tipul II,dementa, si al unor tipuri de cancer. Aceste observatii au dus la recomandarileOrganizatiei Mondiale a Sanatatii conform carora trebuie consumata zilnic o cantitate deminim 400g de produse vegetale. Pe langa aportul de vitamine si minerale frutele silegumele reprezinta o sursa de fibre si nutrienti esentiali care au o serie de efecte benefie

privind sanatatea cum ar fi antioxidanti, antiinflamaotrii, duc la scaderea grasimilor si auefecte benefice asupra presiunii sangelui si a functiilor endocrine [9].

Cu toate ca fructele si legumele proaspete asigura un nivel mult mai ridicat denutrienti, conservarea acestora este necesara pentru asigurarea acestor elemente peintreaga perioada a anului. Conservarea produselor prin utilizarea de temperaturi inaltesau expunerea la oxigen duce la pierderea unei parti importante din nutrienti, in mod

special de vitamine, unele dintre acestea fiind distruse la temperaturi de peste 40 gradecelsius [5]. Pastrarea acestor produse in stare proaspata este posibila numai pentru o perioada limitata de timp [19].

Deshidratarea este una dintre cele mai vechi forme de conservare a fructelor silegumelor. Prin deshidratare se reduce continutul de apa al produslui in scopulconservarii acestuia dar de asemenea pentru reducerea masei si volumului acestora, acosturilor cu ambalarea, stocarea si transportul [4]. In vederea deshidratarii produsele vorfi selectate, curatate, taiate, si li se pot aplica unele tratamente premergatoare cum ar fi

blansarea (oparirea). Prin blansare se opresc reactiile enzimatice, sunt distrusemicroroganismele daunatoare si se reduce timpul de deshidratare [6]. Uneori produselesunt tratate cu o solutie de dioxid de sulf pentru conservarea culorii si reducerea pierderii


3/22


Tel: +40760.990.888 - 3 - 2015

carotenului al a acidului sorbic. In vederea pastrarii nutrientilor si vitaminelor s-audezvoltat tehnologii de deshidratare la rece aceste echipamente sunt mult mai scumpe sicomplexe decat sistemele clasice prin convectie si in general acest procedeu se folosestein industria farmaceutica. Dupa deshidratare produsele sunt ambalate si pot fi stocate latemperaturi cuprinse intre 10 si 25 grade celsius, in functie de continutul final deumiditate si destinatia acestora.

Conservarea prin refrigerare spre deosebire de deshidratare pastreaza o parteimportanta a nutrientilor, dar produsele vor trebui stocate la temperaturi scazute pe toata

perioada conservarii, pana cand acestea vor fi folosite, lucru care implica costuri multmai ridicate dect in cazul deshidratarii.

Prelucrarea prin pasteorizare si steilizare (producerea de conserve, compoturi,gemuri, dulceturi si alte produse finite) reprezinta un procedeu de conservare care duce la

produse cu un termen de valabilitare al produselor mare cat si la produse cu o valoareadaugata ridicata.

2. Despre deshidratare

Deshidratarea este procesul prin care se reduce continutul natural de apa al unuicorp. Deshidratarea poate avea multiple scopuri: conservarea alimentelor, reducereamasei si a volumului, modificarea unor caractersistici fizico chimice ale produselor,oprirea dezvoltarii microorganismelor care duc la degradarea produselor etc. Apa are ceamai mare contributie in masa unui fruct sau leguma [14]. In urma deshidratarii produseletrebuie sa isi pastreze cat mai multe dintre caracteristicile initiale cum ar fi: gustul,culoarea, valoarea nutritiva, vitaminele etc. In cazul produselor care se deshidrateaza in

scopul rehidratarii lor ulterioare, trebuie avut in vedere ca procentul de umiditate din produse trebuie sa fie suficient de mic pentru conservarea pe o durata cat mai lunga detimp, dar suficient de mare pentru o rehidratare cat mai corecta.Deshidratarea este un proces energofag, o mare parte din energia utilizata in industriefiind utilizata de acest proces, in functie de tara intre 15 si 20% din consumul totalindustrial [1,2], de aceea alegerea rationala a echipamentelor este un factor important inimbunatatirea proceselor tehnologice, reducerea poluarii si cresterea randamenuluieconomic.


4/22


Tel: +40760.990.888 - 4 - 2015

3. Metode si utilaje pentru deshidratarea fructelor si

legumelorProcesul de deshidratare poate fi realizat cu ajutorul mai multor tipuri de utilaje,

fiecare tip de utilaj fiind optimizat pentru a realiza deshidratarea unui anumit tip de produse. In cazul productiei mici si medii sau in cazul proceselor de durata mare, sefolosesc uscatoare cu functionare discontinua, in general uscatoare prin convectie la

presiune atmosferica sau in vid. In cazul fabricilor mari care necesita un flux continuu dematerial uscat se recomanda deshidratoarele cu functionare continua, utilaje in carematerialul este deplasat in interiorul uscatorului de la intrare spre iesire.

In lucrarea de fata ne vom concentra asupra deshidratoarelor prin convectie. Amales aceste utilaje din mai multe motive, cele mai importante fiind: costul mic derealizare, intretinere si reparatie, flexibilitate privind forma, dimensiunile si naturamaterialului ce poate fi deshidratat, nu necesita cunostinte avansate de operare siintretinere din partea operatorului, pot fi alimentate cu energie din cele mai diverse surse(gaz, lemne, solara etc.).

Deshidratoarele prin convectie sunt utilizate in deshidratarea fructelor, legumelorsi plantelor, deshidratarea mierii, uscarea carnii si a pestelui, uscarea cherestelei, uscareamaterialelor de constructii etc.

Cea mai raspandita metoda de deshidratare a fructelor si legumelor este ceaconvectiva, in care se foloseste o sursa de caldura si un agent pentru indepartareavaporilor de apa de pe suprafata corpului supus deshidratarii.


5/22

Dimensionarea camerelor de deshidratare convective pentru deshidratarea fructelor si legumelor

- 5 -

Clasificarea uscatoarelor in functie de forma fizica a materialului umedMaterial umed

Lichid

Namol saususpensieaduse cu

ajutorul uneipompe

Pasta subtiresau namol

Materialprelucrat

preliminarMaterial dur,pasta groasa

Materialgranulat,

corpuri solidegranulate sau

cristaline

U s c a t o a r e c uf un c t i

on a r e d i s c on t i n u a c u a m e s t e c a t or c u

v a l t ur i pr i n p ul v e r i z a r e

U s c a t o a r e c uf un c t i on a r e

d i s c on t i n u a c u a m e s t e c a t or , s u b

vi d c um a n d a

p e i n p ul v e r i z a r e

U s c a t o ar e c u c am e r a s u b vi d c uf un

c t i on ar e

d i s c on

t i n u a c u a m e s t e c a t or , pr i n

c on v e c t i e c u c a m

e r e i n

s t r a t f l ui d i z a t , c u b a n d a , s u b vi d c u v a l t ur i , pr i n

p ul v e r i z a r e , pr i n t r a n s p or t pn e um

a t i c , pr i n c on v e c t i e c u

b a n d a , c u c on t a c t d i r e c t

U s c a t o ar e c u c am e r e s u b vi d s i pr i n

c on v e c t i e

c u

f un

c t i on ar e d i s c on

t i n u

a c ui n s uf l a r e

t r a n s v e r s a l a ,i n s t r a t

f l ui d i z a t , pr i n t r a n p or t pn e um a t i c , pr i n

c on v e c t i e c u

b an d a , c u c on t a c t d i r e c t , c ui n s uf l a r e

t r a n s v e r a l a

U s c a t o ar e c u c am e r a s u b vi d s i pr i n

c on v e c t i e

c u

c on t a c t d i r e c t , c u t a m b ur c ui n c a l zi r e i n d i r e c t a

U s c a t o ar e c u c am e r a s u b vi d , c uf un

c t i on ar e

d i s c on

t i n u a c u a m e s t e c a t or , pr i n

c on v e c t i e c ui n s uf l a r e

t r a n s v e r s a l a ,i n s t r a t f l ui d i z a t , c u t a m b ur c ui n

c al z i r e

i n d i r e c t a

s i d i r e c

t a , pr i n t r a n s p or t pn e um a t i c , pr i n

c on t a c t , c ui n s uf l a r e

t r a n s v e r s a l a , c u c ol o a n a , pr i n c a d e r e

pl a s a


6/22


- 6 -

Clasificarea uscatoarelor in functie de marimea productieiProcesul

Scara mica20-50 kg/h

Scara medie50-1000 kg/h

Cu functionare discontinua Cu functionare discontinua Cu functionare continua Cu functionare

Cu camera sub vid, cuamestecator cu camera prin

convectie , cu insuflaretransversala in strat fluidizat

Cu amestecator, cu insuflaretransversala in strat fluidizat

In strat fluidizat , cu banda subvid, cu tambur cu incalzire

indirecta, prin pulverizare printransport pneumatic, cu banda

cu camera, cu insuflaretransversala

intra


7/22


- 7 -

Clasificarea uscatoarelor in functie de metoda de efectuare a procesuluiUscatoare

Cu functionare discontinua Cu functionare continuaPrin contact Prin contact

Prinradiatii Subvid

La presiuneatmosfericasau sub vid

Prin convectie Prinradiatii Subvid

La presiuneatmosfericasau sub vid

La presiuneatmosferica

C ur a d i a t i i

C u c a m e r a s i t a l e r e

C u a m e s t e a t or

C u c am e r a s i t al e r e

C ui n s uf l a r e

t r a n s v e r s a l a

I n s t r a t f l ui d i z a t

C ur a d i a t i i

C u b a n d a

C u v a l t ui

T a m b ur , c ui n c a l zi r e

i n d i r e c t a

P r i n p ul v e r i z a r e

P r i n t r a n s p or t pn e um a t i c

P e n t r u s u pr a f e t e l a c ui t e , c ol i , s t r a t ur i s u b t i r i

P a s t e ,m a t e r i a l e pr e l u c r a t e pr e l i mi n a r ,m

a t e r i a l e

d ur e , gr a n ul a t e ,f i b r o a s e , s u b f or m

a d e c ol i

M a t e r i a l e f l ui d e ,n a m

ol ur i , p a s t e ,m a t e r i a l e

gr a n ul a r e

P a s t e ,m a t e r i a l e pr e l u c r a t e pr e l i mi n a r ,m

a t e r i a l e

d ur e , gr a n ul a r e , c ol i f i b r o a s e

M a t e r i a l e pr e l u c r a t e pr e l i mi n a r ,m

a t e r i a l e

gr a n ul a t e ,f i b r o a s e

M a t e r i a l e pr e l u c r a t e pr e l i mi n a r ,m

a t e r i a l e


P e n t r u s u pr a f e t e l a c ui t e , c ol i , s t r a t ur i s u b t i r i

N a m ol ur i , p a s t e

L i c h i d e ,n a m

ol ur i , p a s t e , c ol i

M a t e r i a l e gr a n ul a t e ,f i b r o a s e

L i c h i d e ,n a m

ol ur i , p a s t e

P a s t e ,m a t er i al e pr el u cr a t e pr el i mi n ar ,m

a t er i al e



8/22


- 8 -

4. Alegerea camerelor de deshidratare

4.1 Durata procesului si tipul produsului

Durata procesului de deshidratare este influentata de mai multi factori dar cei maiimportanti factori sunt tipul si forma produsului supus deshidratarii si temperatura. Candvom compara doua utilaje pentru deshidratare, timpul in care se executa procesul trebuiesa fie dat pentru acelasi produs si aceeasi forma de prezentare a acestuia, altfelcomparatia nu are rost. Pentru a lamuri lucrurile sa luam de exemplu prunei intreaga si

prunei rupta in jumatati. Timpul de deshidratare al unei prune intregi este cuprins intre 24si 30 de ore, iar al unei jumatati este cuprins intre 12 si 15 ore, in ambele cazuri fiindutilizat acelasi utilaj si aceeasi temperatura de deshidratare. Un alt exemplu este al feliilor

de mar care se deshidrateaza in 6-7 ore. Producatorul utilajului trebuie sa va spuna pentruce produs si mod de prezentare este timpul pe care vi-l comunica.In tabelele urmatoare sunt prezentate date adunate din diverse materiale studiate

cat si din experimente efectuate [6, 8, 12, 13].

Fructe si plante medicinaleNr.Crt. Denumire

Durata[h] Temperatura

Umiditatefinala

Densitatekg/mp

1 Caise 1824 4550 / 5565 15 45 (jumatati)

2 Cirese si visine 610 4555 / 6572 61268 respectiv

8103 Piersici 612 5560 16 56

4 Prune 2430 5055 / 7075 2224 105 Struguri 1220 5055 / max. 70 1320 8106 Mere felii 610 5060 / 7072 5-12 67 Pere felii 59 4550 / 6570 1012 138 Gutui felii 68 6570 22 109 Banane felii 68 70 5-15 46

10 Capsuni 58 5060 9-12 78

LegumeNr.Crt.

Denumire Durata Temperatura Umiditatefinala

Densitate kg/mp

1 Mazare boabe 810 5057 5...6 / 1520 45

2 Fasole verde pastai 812 565 68 (35) 67

3 Spanac 45 5560 56 12

4Plante

condimentare 12 5560 25 1.52

5 Rosii 1012 6062 58 23 (felii 6mm)6 Vinete 68 5562 56 567 Ardeii 35 6270 Max. 8 68 Ceapa 36 (50) 62 46 67 (8)9 Prazul 4 5560 58 67

10Varza alba si

rosie, conopida 56 60-62 67 56


9/22


- 9 -

11 Morcovii 34 70 610 8

12Telina si

pantrunjel 13 5260 310 67

13 Pastarnac 12 6065 412 6714 Cartofii 58 7280

67(1014) 89

15 Ciupercile 4-18 50-6065


10/22


- 10 -

4.3 Consumul energetic si surse de energie

Consumul energetic va reprezenta principalul cost de operare al unui utilaj dedeshidratare. Consumul energetic este reprezentat de consumul de energie termicanecesar incalzirii si vaporizarii apei si de energia electrica necesara vehicularii aerului sisistemului de control al procesului.

Utilajele care functioneza convectiv si fara recuperatoare de caldura au unrandament de maxim 50% datorita caldurii evacuate odata cu aerul care contineumiditatea preluata de la produse. Prin utilizarea unui recuperator de caldura randamentultermic al unei instalaii de deshidratare convectiva poate fi ridicat cu pana la 30%, daracest dispozitiv poate fi folosit numai in anumite cazuri deoarece implica curatarea sa

periodica, iar datorita constructiei sale acest lucru este destul de dificil.Inainte de achizitonarea unui utilaj pentru deshidratare, va trebui sa analizam

datele prezentate de catre producator. Un consum prea mic raportat va trebui sa va ridicesemne de intrebare privind corectitudinea valorii. Un consum prea mare inseamna caundeva procesul fie nu este optimizat fie are piederi de caldura.

Un consum minim de energie termica in cazul deshidratoarelor convective carelucreaza in gama de temperaturi 40 - 90C este de 1.4 kwh / kg apa evaporat [3], tinandcont de randamentul teoretic maxim de aproximativ 50% al acestui tip de utilaje. In cazulin care un deshidrator este bine proiectat acesta se poate apropia de acest randamentteoretic. De asemenea pentru vehicularea aerului se utilizeaza ventilatoare care pot aveaun consum cuprins intre 1 si 3 kw. Pentru asigurarea unui transfer optim al umiditatii serecomanda o viteza a aerului cuprinsa intre 2 si 4 m/s. In medie pentru fiecare 100 kg de

produse este necesar un consum de energie electrica de 1.5 kwh pentru vehicularea

aerului si pentru functionarea sistemelor de control.In cazul deshidratoarelor cu pompa de caldura, randamentul este similar ca incazul utilizarii unui recuperator de caldura dar trebuie avut in vedere ca pompele decaldura functioneaza in marea majoritate a cazurilor cu energie electrica, care poate fi deregula de 3 ori mai scumpa decat energia termica produsa prin arderea combustibililorsau deseurilor, astfel un randament mai ridicat nu inseamna automat si economiifinanciare. Tot in cazul acestor utilaje trebuie avut in vedere faptul ca achizitia,intretinerea si reparatia acestor utilaje sunt mult mai costisitoare decat in cazul utilizariiunei instalatii clasice. Aceste utilaje pot fi folosite in cazul unor produse scumpe sausensibile la caldura cum este cazul catinei care se deshidrateaza la maxim 40C deoarece

peste acesta temperatura sunt distruse caracteristicile cautate in produsul final. De

asemenea aceste utilaje pot fi folosite cu mai mult succes in perioada calda decat in perioada rece. Acest lucru se datoreaza faptului ca in perioada verii daca se dorestedeshidratarea unor produse la 40 de grade si aerul proaspat atmosferic are 30-35 grade sio umiditate relativa de 70-80%, acest tip de utilaj poate reduce continutul de umiditate alaerului in asa fel incat procesul sa decurga corespunzator, lucru care nu se intampla incazul deshidratoarelor clasice. Totusi in zonele montane si de deal din Romania pot fifolosite cu succes in marea majoritate a timpului instalatiile clasice de deshidratare.

Pentru o instalatie care functioneaza cu un consum termic de 1.4kwh / kg apaevaporat consumul pentru diferite tipuri de combustibil raportat la 100 kg de apa evaporateste:


11/22


- 11 -

Nr.Crt.

Tipul combustibilului Consum raportat la 100 kgde apa evaporata

1 Electric 140 kwh2 Gaz (38 MJ/mcN ~ 10 kwh / mcN) 14 mcN3 Lemn de foc (1800 kwh / mc ~ 4.2 kwh / kg) 0.08 mc sau 34 kg4 Peleti ( 5.3 kwh / kg ) 27 kg5 Tocatura lemn (4 kwh / kg) 35 kg6 GPL (25.8 kwh / mc) 5.5 mc7 Motorina (11.8 kwh / kg) 12 kg8 Carbune (1525 MJ/kg ~ 4.17 kwh / kg) 3420 kg9 Solar (11.4 kwh / mp) 1410 mp panouri ** - s-a calculat pentru un proces care dureaza 10 ore.

Pentru dimensionarea centralei termice se ia in considerare cel mai scurt timp de

deshidratare dintre produsele ce doresc a fi deshidratate si se foloseste urmatoarea ecuatie pentru a calcula puterea minima a centralei termice:

][

][4.1

100

[%])[%](][

min_

_ _ min ht

kg kwh

mmkg m P

proces

f apaiapa fructe=

, unde:

min P - puterea minima a centralei termice [kw]

fructem - masa fructelor supuse deshidratarii [kg]

iapam _ - continutul initial de apa al produselor [%]

f apam _ - continutul final de apa al produselor [%]

procest min_ - timpul de deshidratare minim necesar [h]

4.4 Productivitatea

In functie de cantitatea de produse proaspete sau deshidratate se va dimensionasuprafata tavilor pe care acestea sunt asezate in vederea deshidratarii. In tabeleleanterioare sunt aratate cantitatile recomandate pentru incarcarea suprafetelor dedeshidratare in functie de produsul supus procesului. In cazul in care cu ajutorul aceluiasi

utilaj se vor deshidrata mai multe tipuri de produse, bineinteles in procese diferite, spreexemplu mere feliate si prune intregi, se va alege valoarea cea mai putin avantajoasa,aceasta fiind merele deoarece masa acestora raportata la suprafata este mai mica, acesteaocupand o suprafata mai mare, astfel putand acomoda cantitatea ceruta de mere dar si pecea de prune, pentru prune totusi utilajul fiind usor supradimensionat.


12/22


- 12 -

Exemplu pentru incarcarea suprafetelor de uscare cu jumatati de pruna

Exemplu pentru incarcarea suprafetelor de uscare cu felii de mar

In cazul in care nu gasiti date despre produsele pe care doriti sa le deshidratati,asezati pe o suprafata de 1 metru patrat produsele pe un singur strat si apoi cantariti-le.Este important ca produsele sa nu se suprapuna sau sa fie inghesuite. Aerul in majoritatea


13/22


- 13 -

utilajelor va circula paralel cu suprafata de uscare, astfel suprafata fructelor trebuie sa permita transferul umiditatii catre aer. In cazul utilajelor care circula aerul perpendicular pe suprafata de deshidratare, spatiul intre produse va fi mai mare pentru a permite ocirculatie adecvata si pentru a asigura o viteza suficienta pentru toate sertarele utilajului.In general producatorii de astfel de utilaje vor prezenta date sau fotografii din care va

puteti face o idee privind asezarea produselor. In cazul acestor utilaje trebuie respectatspatiul dintre produse, altfel vor apare diferente mari de umiditate intre produsele aflatein apropierea sursei de caldura si cele din partea opusa, caz in care tot procesul va ficompromis.

Dupa alegerea cantitatii de produse raportata la suprafata, se poate calculacantitatea de tavi necesara si se pot estima dimensiunile utilajului. Spre exemplu dacaavem de deshidratat 100 kg de merele feliate, vom aseza 5 kg pe metru patrat, deci avemnevoie de 20 2m de tavi. In general in industria alimentara se vor utiliza tavi standardizatein asa fel incat sa poata fi usor manevrate de catre personal. Astfel cea mai des utilizatadimensiune in industria alimentara este cea de 600 x 400mm. Aceasta tava are o suprafatade 0.24 2m . Pentru exemplul nostru, pentru a aseza in vederea deshidratarii cele 100 kgde mere feliate vom avea nevoie de:

tavi

tavam

m3.83

24.0

202

2=

cu aceasta dimensiune. Vom rotunji aceasta valoarea la valoarea imediat urmatoareoferita de catre producator. Fiecare producator poate avea alta dimensiune de tava dar

trebuie sa tinem cont ca in cadrul procesului tehnologic este posibil sa ne lovim de cazuriin care avem utilaje alimentare care accepta dimensiunea standard si ne va fi greu saintegram un utilaj cu alte dimensiuni in fluxul tehnologic. De asemenea o dimensiune

prea mare a unei tavi va ridica probleme din punctul de vedere al manevrarii sitransportului de-a lungul fluxului tehnologic. O dimensiune prea mica a tavilor va creea odensitate prea mare de tavi in interiorul utilajului de deshidratare, lucru care poateimpiedica curgerea aerului sau reduce randamentul datorita cantitatii mai mari de materialcare trebuie incalzit (ramele tavilor, sinele pe care culiseaza etc.).

4.5 Constructia deshidratoarelor

In functie de posibilitatile fiecaruia, pot exista producatori care achizitioneaza undeshidrator de la o firma specializata si altii care folosidu-si priceperea isi pot executasinguri incinte pentru deshidratare, putand ulterior a le dota cu sisteme moderne deautomatizare. In ambele cazuri cateva detalii trebuiesc avute in vedere atat la achizitie catsi la constructie.

Grosimea si calitatea izolatiei sunt cele mai importante caracteristiti ale unuideshidrator. De aceste elemente depinde in mod direct eficienta energetica a instalatiei. Oizolatie slab executata sau prea subtire poate duce la pierderi mari de caldura ceea ce vascadea eficienta instalatiei. Cu cat izolatia este mai groasa si puntile termice dintrecarcasa interioara a camerei si carcasa exeterioara sunt mai slabe, cu atat eficienta creste.


14/22


- 14 -

O mare atentie trebuie acordata de asemenea imbinarilor si elementelor mobile cum ar fiusile. Acestea trebuie sa dispuna de garnituri care sa impiedice aerul sa scape din incinta.

O izolatie buna pentru o astfel de instalatie poate fi executata din vata minerala cuo grosime de 100mm intre doua foi de tabla. O alta solutie sunt panourile sandwitch dardatorita utilizarii acestora in mediu umed va trebui ca cel putin fata expusa catre interiorsa fie executata dintr-un material inoxidabil (plastic, aluminiu sau inox).

Vata minerala (stanga) si panou termoizolant (dreapta)

Ventilarea aerului este facturul care influenteaza viteza de deshidratare. Dindocumentare si cercetari am concluzionat ca o viteza de 4m/s a aerului la suprafata

produselor este suficienta pentru o deshidratare optima. Ideal este ca in functie de tipul produsului aceasta viteza sa poata fi scazuta. O metoda des folosita este utilizareaconvertizoarelor de frecventa pentru comanda motoarelor ventilatoarelor. Ventilatoareleutilizate pot fi de doua feluri: axiale si centrifugale.

Ventilatoarele axiale au avantajul posibilitatii inversarii sensului de rotatie, siastfel al sensului de ventilare al aerului. Acest lucru este foarte important pentrudeshidratoarele unde traseul aerului este lung, excluzand din aceasta categoriedeshidratoarele tunel care functioneaza in mod continuu. Inversarea sensului devehiculare duce la o omogenizare a umiditatii produselor si previne deshidratarea inegalade-a lungul deshidratorului. Dezavantajul unora dintre ventilatoare este faptul ca necesitao constructie speciala a motorului (motor tropicalizat) deoarece acesta va lucra la

temperaturi si umiditati ridicate, lucruri care implica si un cost mai ridicat. Pentru astfelde ventilatoare se recomanda motoarele cu bobinaj in clasa H, sau cu unele rezerve celein clasa F.

Ventilatoarele centrifugale au avantajul ca au motoarele in exteriorul fluiduluivehiculat, astfel racirea acestora nu mai este o problema. Dezavantajul este ca schimbareasensului de rotatie nu duce si la schimbarea directiei de vehiculare a aerului ci duce lareducerea randamentului. Aceste ventilatoare trebuiesc prevazute cu protectie laschimbarea fazelor de alimentare in cazul alimentarii directe de la retea deoarece mai potexista cazuri in care furnizorul de energie sa schimbe ordinea fazelor si drept urmareventilatoarele vor functiona invers.


15/22


- 15 -

Ventilatoare axiale pentru uscatoare

Sistemul de incalzire al unei incinte de deshidratare este dependent in general detipul de energie folosit. In cazul energiei electrice acesta poate fi format din tuburi curezitente electrice sau radiatoare cu apa calda, in cazul in care energia electrica este intaiconvertita in energie termica prin incalzirea apei ca fluid intermediar. In cazul in careinstalatia dispune de incalzirea cu radiatoare pentru apa calda tipul de energie poate fi dincel mai divers, singura cerinta fiind sa existe o centrala termica, care sa incalzeaca apa lao temperatura optima desfasurarii procesului. In general temperatura optima este cu 10-15 grade celsius mai mare decat temperatura maxima necesara procesului. In generalcentralale termice indiferent de tipul combustibilului pot produce apa calda latemperatura de 95 grade celsius.

Sistemul de incalzire trebuie dotat cu un sistem de control al agentului termic. Incazul apei acesta poate fi o electrovana cu 2 sau 3 cai. In general se utilizeaza vanele cu 3cai deoarece este idicat sa recirculam agentul neutilizat inapoi la cetrala pentru reducereatimpului de pornire al instalatiei.

Baterie de rezistente electrice


16/22


- 16 -

Tuburi cu aripioare extrudate pentru schimbator de caldura apa-aer

Evacuarea aerului uzat trebuie facuta in asa fel incat energia acestuia sa fi fostutilizata cat mai eficient. Evacuarea unui aer prea cald si uscat inseamna pierderienergetice. In functie de modul de functionare al instalatiei aerul este fie recirculat total,

partial sau nu se recircula deloc.In cazul recircularii totale este obligatorie monitorizarea umiditatii aerului pentru

a fi evacuat si inlocuit cu aer proaspat in momentul in care nu mai are loc nici un schimbde vapori intre produse si acesta. In cazul recircularii totale, in momentul in care aeruleste inlocuit va avea loc o scadere a temperaturii in incinta.

In cazul recircularii partiale, pe intreaga durata a procesului aerul este mentinut laanumiti parametri stabiliti de gradul de recirculare. Permanent in sistem este introdus aer

proaspat dar si evacuat aer uzat. Datorita aportului de aer proaspat permanent, vom aveanevoie si de o sursa de energie care sa mentina temperatura la un nivel stabil.

In cazul in care aerul nu este recirculat exista riscul ca in cazul in care instalatianu este dimensionata si construita corespunzator sa avem diferente de umiditate in fructesi randamentul acesteia sa fie foarte scazut. Acest tip de deshidratoare pot fi construite pesistemul solar cu incalzirea directa a aerului din incinta. In unele situatii si formeconstructive, aceste deshidratoare nu necesita nici macar alimentare cu curent electric

pentru ventilatie datorita convectiei naturale. Aceste tipuri de deshidratoare se preteaza pentru utilizarea pe timpul verii in zilele insorite. Avantajul costului mic de constructie si

operare este umbrit de impredictibilitatea conditiilor meteo cat si de raportul dintresuprafata ocupata si cantitatea de produse deshidratate. In orice caz, acest deshidrator esteo alternativa eco si poate fi adoptat de oricine dispune de spatiu si nu este presat deobtinerea unei productii impresionante [10].

Constructia sistemul de evacuare al aerului este dependenta de modul deamplasare al ventilatoarelor de recirculare al aerului. In general sunt doua metodeutilizate: cu clapete amplasate in fata si in spatele ventilatorului de recirculare,metodaintalnita in general la deshidratoarele cu tavan fals sau extragerea si introducerea aeruluifortat cu ventilatoare auxiliare. Ambele metode sunt valide si se aleg in functie denecesitati si posiblitati.


17/22


- 17 -

Clapeta pentru evacuare aer (stanga)si servomotor pentur actionarea acesteia (dreapta)

Umidificarea aerului este uneori necesara in cazul produselor sensibile la scaderi bruste de umiditate. Acest sistem consta intr-o diuza care pulverizeaza apa in aerul dinincinta pentru ridicarea umiditatii acestuia. Curgerea apei este controlata in general prinintermediul unei electrovalve.

Diuza pentru pulverizarea apei


18/22


- 18 -

Sistemul de automatizare reprezinta in zilele noastre o necesitate pentrucresterea randamentului si scaderea costurilor intr-o lume tot mai competitiva. Sistemulde automatizare consta in 3 elemente principale: datele de intrare, prelucrarea datelor

pentru controlul procesului si elementele de executie.Datele de intrare sunt valori ale marimilor fizice preluate de catre diversi senzori

si convertite in informatie compatibila cu un sistem informatic. In general in cazulinstalatiilor de deshidratare marimile fizice utile sunt in ordinea importantei: temepraturaaerului, umiditatea relativa, temperatura produselor, masa produselor si viteza aerului. Cuajutorul acestor valori ale parametrilor, un sistem de automatizare va lua decizii privinddesfasurarea procesului. Senzorii de temperatura pot fi de tip PT100/PT1000 sautermocuplu. Pentru masurarea umiditatii relative pot fi folosite higrometre capacitive,rezistive samd. In unele cazuri senzorii de temperatura si umiditate se gasesc in aceeasicarcasa. Pentru masurarea masei produselor se foloses doze tensometrice amplasate fie ininterior sau in exteriorul incintei, in functie de posibilitatea acestora de a lucra in mediulrespectiv. Dozele de cantarire pot fi amplasate fie pentru cantarirea intregii cantitati de

produse, fie pentru cantarirea unui esantion reprezentativ al cantitatii.Prelucrarea datelor se face de catre un program specializat care reprezinta

inteligenta producatorlui si punerea in practica a experientei sale acumulate in scopul de aoferi clientilor cea mai buna alternativa posibila atat din punct de vedere al tehniciideshidratarii cat si al interfatarii cu utilajul. Programul poate rula pe cele mai diversedispozitive cum ar fi PLC-uri, calculatoare, tablete sau microcontrolere. Indiferent de

platforma folosita, programul trebuie sa indeplineasca cateva functii importante: controlultemperaturii si umiditatii, contorizarea timpului, oprirea procesului in anumite conditii.Fiecare producator poate implementa diverse functii care ajuta utilizatorul in activitateade deshidratare cum ar fi posibilitatea implementarii de retete, statistici si grafice,controlul utilajului de la distanta sau prin intermediul dispozitivelor mobile, integrareautilajelor in cadrul unui ERP samd.

Elementele de executie sunt cele prezentate anterior: ventilatoare, incalzire,clapete si umidificare. Controlul acestor elemente este efectuat de catre programul carecontroleaza automatizarea deshidratorului in functie de datele de intrare si logica

procesului de deshidratare.

Tabloul de automatizare si software-ul pentru PC(producator Blue Spark Systems)


19/22


- 19 -

Constructia tavilor reprezinta un factor important din mai multe puncte devedere. Dimensiunea, masa si materialele din care sunt construite acestea influenteazaatat procesul tehnologic cat si eficienta termica si pe cea financiara. Spre deosebire desistemele de deshidratare al cherestelei, unde materialul supus procesului reprezinta sisuportul, in cazul fructelor si legumelor acestea trebuiesc asezate pe o suprafata suport

pentru conducerea optima a curentilor de aer.Dimensiunea si masa tavilor poate varia de la producator la producator, dar cum

am mentionat mai sus (vezi Productivitatea), este indicat ca aceasta sa se incadreze inniste standarde pentru a evita problemele logistice.

Materialele din care sunt construite tavile trebuie sa fie aprobate pentru uzul inindustria alimentara deoarece acestea intra in contact direct cu produsul. Tavile suntformate in general dintr-o rama si o plasa. Constructia ramei poate fi facuta din inox saudin lemn de esenta tare, ultima varianta fiind cea mai economica. Plasa de sustinere a

produselor trebuie sa asigure atat o circulatie adecvata a aerului cat si o curatare usoara aacesteia. Este de evitat folosirea plaselor din aluminiu, plastic sau fibra de sticla deoarece

pot afecta calitatea produselor, unele plastice emanand substante nocive. Cel mai indicatmaterial pentru plasele deshidratoarelor este inoxul alimentar. Ochiurile plasei pot fioricat de mari in asa fel incat sa nu permita produselor sa cada printre ele. Dimensiuneaminima a ochiului recomandata este de 1-2 mm. Grosimea firului din care este executata

plasa este dependenta si de dimensiunea ochiului dar o valoare minima acceptabila estede 0.2mm. Orientativ, dimensiunile ochiurilor plasei sunt similare cu cele ale plasei detantari.

Plasa de inox pentru constructia tavilor pentru deshidratare

Carucior pentru tavi standard 600x400 mm


20/22


- 20 -

Materialele utilizate in constructia incintei trebuie sa fie rezistente la mediul caldsi umed in care vor functiona. Daca pe exteriorul deshidratoarelor poate fi folosita chiar sitabla de otel vopsita in cel mai rau caz, la interior problema sta altfel, materialeleoxidabile trebuind evitate pe cat posibil. Chiar si suruburile galvanizate sau cromate vorceda mai devreme sau mai tarziu. Suprafata incintei de deshidratare trebuie sa fie lainterior executata din materiale cum ar fi aluminiul, inoxul sau plasticul alimentar. Ingeneral incintele frigorifice sunt executate din astfel de materiale si in unele cazuriacestea pot fi folosite cu succes pentru deshidratare. Tavile vor fi asezate pe rafturi,acestea trebuind sa fie executate fie din aluminiu fie din inox. In cazul in care tavile vor fiasezate pe carucioare care vor fi scoase din incinta, acestea pot fi achizitionate direct dela producatorii de profil din industria alimentara, cu mentiunea ca acestea respectaanumite standarde dimensionale, mentionate mai sus.

Deshidrator pentru fructe si legume


21/22


- 21 -

5. Concluzii

Achizitia unui utilaj pentru deshidratare trebuie gandita bine deoarececaracteristicile acestuia influenteaza atat fluxul tehnologic cat si costurile initiale ale uneiafaceri de acest gen. Dimensionarea utilajului se porneste de la cantitatea de produs uscatcare trebuie produsa sau proaspat care se doreste a fi deshidratat. In cazul in care pornimde la cantitatea de produs uscat trebuie sa calculam masa produsului proaspat care va fisupusa procesului pentru a putea dimensiona apoi suprafata de deshidratare, centralatermica si restul elementelor de executie. Dupa dimensionarea suprafetei de deshidratarevom alege dimensiunea tavilor si modul de amplasare al acestora. Pentru un numar ridicatde tavi, cazul deshidratoarelor cu o capacitate de peste 200kg de produs proaspat, vomutiliza si carucioare pentru un trasport mai facil al produselor.

Alegerea centralei termice se va face in functie de disponibilitatea sursei de

energie si puterea necesara. In unele cazuri centrala termica va fi utilizata pentru maimulte deshidratoare, pentru alte procese tehnologice sau pentru incalzirea spatiilor de productie, astfel puterea necesara va fi mai mare decat cea destinata deshidratorului.

Indiferent de procedeul de conservare ales este important ca procesul tehnologicsa nu se opreasca aici deoarece numai prin prelucrarea materiei prime si productia de

produse finite destinate consumatorilor se poate obtine un profit ridicat, benefic atat pentru companie cat si pentru zona in care aceasta isi desfasoara activitatea prin creeareade locuri de munca. [Emisiunea Biziday, Moise Guran]

Bibliografie:[1] Handbook of industrial drying - 2006 by Taylor & Francis Group, LLC[2] Modern Drying Technology Volume 4: Energy Savings,First Edition. Edited byEvangelos Tsotsas and Arun S. Mujumdar. 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA. Published 2012 by Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA[3] Drying in the process industry - C.M. van t Land, Wiley 2012[4] Dehydrated Fruits and Vegetables - Food And Agricultural Industry For U. S.Environmental Protection Agency, Office of Air Quality Planning and Standards,Emission Factor and Inventory Group 1995[5] Temperature Effects on Vitamin C Content in Citrus Fruits - P.C. Njoku, A.A. Ayuk

and C.V. Okoye, Department of Chemistry, P.M.B. 1256, Federal of University ofTechnology, Owerri, Nigeria, Pakistan Journal of Nutrition 10 (12): 1168-1169, 2011ISSN 1680-5194[6] Using Dehydration to Preserve Fruits, Vegetables, and Meats - Renee Boyer,Extension specialist and assistant professor, Virginia Tech; Karleigh Huff, graduatestudent, Virginia Tech 2008 publication 348-597[7] USING HIGH TECHNOLOGIES FOR PROCESSING AND STORAGEVEGETABLES AND FRUITS - M. Calu, et all.Journal of Agroalimentary Processes andTechnologies, Volume XIII,No.2(2007), 271-278 Full Paper Food Technology andProcessing[8] Quality Changes In Food Materials As Influenced By Drying Processes


22/22


- 22 -

[9] Advanced preservation methods and nutrient retention in fruits and vegetables -DianeM.Barrett and Beate Lloyd 2012 (wileyonlinelibrary.com) DOI 10.1002/jsfa.4718[10] Preservation of fruit and vegetables - Ife Fitz James and Bas Kuipers AgromisaFoundation, Wageningen, 2003 ISBN: 90 77073 302[11] Energy Efficiency Opportunities in Fresh Fruit and Vegetable Processing/ColdStorage Facilities Bryan Hackett and Sandra Chow, BASE Energy, Inc. Ahmad R. Ganji,Ph.D., P.E., San Francisco State University 2005[12] Effect of osmotic predehydration on drying characteristics of banana fruits - VahidehRanemaye Rabbani JALALI, Narendra NARAIN, Gabriel Francisco da SILVA 2008Cincia e Tecnologia de Alimentos ISSN 0101-2061[13] Banana Dehydration - JOHN E.BREKKE and LYLE ALLEN TECHNICALPROGRESS REPORT NO.153 1966[14] Water Content of Fruits and Vegetables- Sandra Bastin, Kim Henken, Cooperativeextension service University of Kentucky ENRI-129[15] Study of banana dehydration using sequential infrared radiation heating and freeze-drying - Zhongli Pan, Connie Shih, Tara H. McHugh, Edward Hirschberg ELSEVIER2008[16] MODELLING OF OSMOTIC DEHYDRATION OF SWEET POTATO:DETERMINATION OF MASS EFFECTIVE DIFFUSIVITY COEFFICIENTS - G. C.Antonio, A. A. El-Aouar, P. M. Azoubel, M. R. Simes, F. E. X. Murr - ENPROMER 2 nd Mercosur Congress on Chemical Engineering, 4th Mercosur Congress on ProcessSystems Engineering[17] Preserve the harvest - Apricots - Ann E. Henderson, County Extension Family &Consumer Science Agentand Charlotte Brennand, Food Preservation Specialist, FN-2004-Harvest-02[18] Modeling of Osmotic Dehydration Kinetics of Banana Slices using Artificial Neural

Network - S.L.Pandharipande, Saurav Paul, Ankit Singh - International Journal ofComputer Applications (0975 888) Volume 48 No.3, June 2012[19] Storage Guidelines For Fruits & Vegetables - Cornell Cooperative Extension,Chemung County[20] Process variables in the osmotic dehydration of sliced peaches - Slvia PimentelMarconi GERMER, Marlene Rita QUEIROZ, Jos Maurcio AGUIRRE, ShirleyAparecida Garcia BERBARI, Valria Delgado ANJOS - Cincia e Tecnologia deAlimentos ISSN 0101-2061[21] Food quality and standards Fruits and vegetables Pal J. Molnar

Multumiri:

- Marius-Victor Birsan, PhD, senior researcher Meteo Romania, Department ofClimatology Sos Bucuresti-Ploiesti 97, 013686 Bucharest - Romania- INMA Bucuresti

Documents

Alegerea Si Dimensionarea Uscatoarelor