Investigating the Influence of the Belt IR Dryer Regime Parameters on Kinetics of Carrot Drying Process

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. In the process of convective drying, there is a contradiction between drying speed and energy efficiency. One of the solutions to this contradiction is the use of targeted energy supply to the product. The method of targeted energy supply is the use of electromagnetic radiation in the drying process.
Aim of the Article. The study was aimed at obtaining the coefficients of a logarithmic model for calculating the performance of a belt IR dryer for drying carrots.
Materials and Methods. There were studied a modular belt IR dryer with the ability to control the speed of the belt and the power of the emitters. To describe the process, there were used standard models of the dependence of relative water content on drying time.
Results. An analysis of the drying rate curves showed an extreme effect of the belt speed on the drying rate. At belt speeds above 10 mm/s, an increase in belt speed leads to an increase in the duration of the drying process. To describe the kinetics of the drying process at IR powers of 170, 300, and 450 W, there was used a logarithmic model, as it most adequately describes the experimental data.
Discussion and Conclusion. For this type of dryers it is recommended to use the belt speed of about 10 mm/sec. The obtained coefficients of the logarithmic model are used to calculate the capacity of the drying unit.

Full Text

Введение

В настоящее время большая часть обезвоженных фруктов и овощей производится методом конвективной сушки, который является наиболее простым. Однако конвективные способы связаны с перемещением значительных объемов теплоносителя. Выбросы теплого отработавшего теплоносителя предопределяют низкую эффективность использования энергетических ресурсов. Совершенствование способов подвода тепла непосредственно связано с интенсификацией теплообмена и снижением удельных расходов тепла. Традиционным способом интенсификации процессов тепломассообмена при конвективной сушке является увеличение температуры и расхода сушильного агента. В современных конвективных сушилках температура сушильного агента обычно лимитируется предельной температурой нагрева сырья. Повышение скорости движения сушильного агента, с одной стороны, интенсифицирует процессы тепломассообмена продукта с сушильным агентом, а с другой ‒ приводит к повышению потерь теплоты с отработанным сушильным агентом. Таким образом, возникает противоречие между скоростью конвективной сушки и ее энергоэффективностью. Кроме того, при конвективной сушке в продукте возникает температурный градиент, направленный в сторону, противоположную градиенту влагосодержания, что также замедляет процесс конвективной сушки.

Cовершенствование методов подвода теплоносителя ‒ одна из возможностей повышения эффективности организации сушильных процессов. Перспективным путем такого совершенствования представляется организация непосредственной доставки энергии к продукту или даже к влаге, находящейся в продукте без использования промежуточного теплоносителя. Такую доставку можно организовать, используя электромагнитное излучение инфракрасного диапазона. Для организации непрерывного процесса ИК-сушки удобно использовать ленточные сушилки с ИК-модулями. Алгоритмы проектирования промышленных образцов сушилок должны учитывать прерывистый характер энергоподвода и особенности массопередачи с учетом конструктивных особенностей конкретного оборудования. Цель работы – создание моделей кинетики процесса сушки с целью определения влияния режимных параметров на время ИК-сушки в комбинированной ленточной сушилке, позволяющей реализовать при необходимости ИК-, СВЧ- и комбинированную (ИК + СВЧ) сушки [1].

Обзор литературы

В настоящее время ИК-излучение широко используется для сушки растительного сырья. Многие авторы указывают на преимущества и недостатки использования ИК-сушки [2–6]. Преимуществами ИК-сушки пищевых продуктов являются сокращение времени сушки, универсальность ИК-нагрева, простота необходимого оборудования, легкое расположение ИК-нагревателей в конвективных, контактных и микроволновых сушилках, короткие переходные процессы, высокая эффективность преобразования электрической энергии в тепло, проникновение излучения непосредственно в изделие, без нагрева при этом окружающей среды, меньшая стоимость источников ИК-излучения по сравнению с диэлектрическими и микроволновыми источниками, длительный срок службы и низкие эксплуатационные расходы.

Ввиду ряда обозначенных преимуществ ИК-сушка в сочетании с конвективной или вакуумной становится все более популярной. Известно исследование, которое показало улучшение качества сушеного картофеля, повышение тепловой эффективности процесса сушки и снижение энергозатрат на получение готового продукта за счет использования ступенчатого режима радиационно-конвективной сушки [7–10]. Исследователи отмечают высокую пищевую ценность полученных картофельных чипсов, что обусловлено высокой сохранностью ценных термолабильных веществ из-за применения «мягких» температурных режимов сушки и высокой интенсивностью влагоудаления. Сушку картофельных чипсов в ИК-диапазоне исследовали также Т. М. Афзал и Т. Абэ [11]. Интенсивность излучения составляла от 0,125 до 0,500 Вт/см2. Они заметили, что скорость сушки возрастала с увеличением толщины слоя из-за более низкой энергии активации для десорбции влаги. Позже они продемонстрировали, что сушка картофеля с помощью ИК-излучения ‒ это процесс с падающей скоростью, и скорость сушки зависит от уровня интенсивности излучения [12; 13].

Прерывистая (пространственная или временная) подача инфракрасного излучения потенциально способна сберечь энергию, снизить потребление воздуха в конвективных сушилках и повысить качество термочувствительных продуктов [14; 15]. И. В. Григорьев, С. П. Рудобашта и В. Д. Очиров показали, что при использовании импульсного ИК-облучения и при обеспечении на облучаемом объекте высоких значений энергетической освещенности необходимый для достижения предельной температуры промежуток времени существенно короче, чем при обычных режимах постепенного непрерывного облучения, и при этом объекты с высокой удельной теплоемкостью нагреваются быстрее [16]. В исследованиях [17; 18] отмечается необходимость учитывать спектральные характеристики излучателя и облучаемого сырья при определении параметров импульсного ИК-нагрева. И. В. Алтухов [19] показал, что благодаря высокой проникающей способности ИК-излучения определенной мощности с соответствующей длиной волны органические и биоорганические молекулы диссоциируют микроорганизмы, споры, грибки, а также разрушают и уничтожают вирусы. Данные особенности импульсного ИК-излучения позволяют получать продукты длительного хранения. Многочисленные исследования показали эффективность применения импульсного ИК-излучения для получения продукции высокого качества при сушке сахаросодержащих корнеплодов и моркови [17; 19–21]1. Благодаря применению «мягких» температурных режимов сушки и высокой интенсивности влагоудаления прерывистая радиационно-конвективная сушка позволяет получить такие продукты, как грушевые чипсы, персиковые чипсы и чипсы из хурмы [22]. Исследователи отмечают их высокую пищевую ценность [23–26].

Чтобы полностью использовать потенциал технологий ИК-сушки, необходимо провести много фундаментальных и промышленных исследований и разработок. Проведенные ранее исследования позволяют моделировать процесс в период постоянной скорости сушки [27; 28]. Для учета специфики возрастания скорости при прогреве такого материала, как слайсы моркови, и падения скорости во втором периоде сушки необходимо провести дополнительные исследования.

Материалы и методы

Характеристика объектов сушки

Для исследования кинетики процесса сушки в ленточной сушилке были использованы образцы свежей, недавно собранной моркови, которая не имела признаков загнивания или порчи. Образцы подбирались хорошего качества, без повреждений, трещин или пятен. Для проведения исследования морковь нарезалась слайсами одинакового размера толщиной 1 и 3 мм. Среднее влагосодержание образцов моркови было (5,60 ± 0,35) кг, что соответствовало начальной влажности 84–86 %. 

Описание экспериментального стенда для сушки в движущемся слое

Установка представляет собой ленточный транспортер (рис. 1), на котором размещены ИК-модули и камеры с вентиляторами, позволяющие при необходимости подключать СВЧ-модуль. Камера решает задачи отвода водяных паров из внутреннего пространства сушилки. Модуль ИК-обработки содержит два кварцевых ИК-излучателя, расположенных на расстоянии 13 см от поверхности ленты транспортера. Мощность излучателей регулируется тиристорными регуляторами напряжения в диапазоне от 0 до 1100 Вт.

 

 
 
Рис. 1. Экспериментальная опытно-промышленная ленточная сушилка:
1 – камеры; 2 – ИК-модули; 3 – транспортный канал; 4 – лента; 5 – приводной барабан; 6 – натяжной барабан

Fig. 1. Experimental pilot belt dryer: 1 – cameras; 2 – IR modules; 3 – transport channel; 4 – belt;
5 – drive drum; 6 – tension drum
 

Лента приводится в движение электродвигателем Oriental Motor 6 – 90 W, с регулируемым количеством оборотов, что позволяет изменять скорость движения ленты в широком диапазоне от 0 до 35 мм/с.

Задачами экспериментальной установки было провести испытания для определения зависимостей, которые характеризовали бы кинетику процесса удаления влаги в подвижном слое растительного сырья.

Методика определения влажности исходного сырья

Влажность исходного продукта определялась методом высушивания до постоянной массы при температуре 80 °С. В предварительно высушенный бюкс с известной массой помещалось 5 г продукта. Время высушивания составляло около 10‒15 ч. После этого бюкс помещался в эксикатор для охлаждения на 30 мин, по истечению которых проводилось взвешивание на аналитических весах Radwag AS 220/С с точностью ±0,0004 г. Затем бюкс вновь помещался в сушильный шкаф на 1–1,5 ч, после чего операция повторялась.
Данные манипуляции проводились до тех пор, пока разница между показаниями массы бюксы не превышала 0,0005 г. Таким образом определялась масса сухих веществ в образце, что позволяло определить влажность и влагосодержание образца.

Методика определения скорости движения ленты

В движение лента приводится низкооборотным двигателем, регулирование производительности которого осуществляется посредством многооборотного потенциометра. Таким образом, представляется возможность организовать несколько режимов скоростей ленты в диапазоне 0,5...35 мм/с.

Измерение скорости движения ленты проводится следующим образом. Параллельно ленте на вращающиеся барабаны натягивается нить, к которой крепится флажок. В таком случае нить движется с той же скоростью, что и лента. Заведомо зная геометрические данные сушильной установки, с помощью секундомера фиксируется время прохождения флажка определенного расстояния. При длине нити (6000 ± 3) мм на максимальной скорости время прохождения флажком полного круга составляет (171,4 ± 0,5) с. Погрешность определения скорости составит ±0,12 мм/с или 0,3 %.

Определение относительного влагосодержания и модели кинетики процесса

Относительное влагосодержание определяется как отношение разности текущего и равновесного влагосодержания к разности начального и равновесного влагосодержания. Как указано во многих работах [29–33] для овощного сырья равновесное влагосодержание является пренебрежимо малым по сравнению с текущим и тем более начальным влагосодержанием. Тогда относительное влагосодержание может быть определено как отношение текущего влагосодержания к начальному или как отношение текущей массы влаги в продукте к начальной. Текущая масса влаги в продукте определялась при помощи взвешивания на весах как разница между начальной массой влаги в образце и убылью массы продукта в течение процесса.

В литературе [32; 34; 35] имеется множество эмпирических моделей кинетики процесса сушки основанных на определении зависимости относительного влагосодержания от времени процесса сушки. Из них наиболее простую форму имеют модели:

 

Ньютона , w c / w 0 c = e −k⋅t  

Хендерсона , w c / w 0 c =a⋅ e −k⋅t  

Пэйджа , w c / w 0 c = e −k⋅ t n  

и логарифмическая модель , w c / w 0 c =a⋅ e −k⋅t +c  

где wc– текущее влагосодержание,   w 0 c – начальное влагосодержание, t – время процесса, k, a, c – эмпирические коэффициенты.

Неизвестные эмпирические коэффициенты находятся с использованием метода наименьших квадратов, применяя методы линеаризации и стандартные функции программы Mathcad.

Определение эффективного коэффициента диффузии и энергии активации

Эффективный коэффициент диффузии может быть получен с использованием имеющихся решений уравнения нестационарной диффузии, известного как 2-й закон Фика, для бесконечной пластины [30–34] .

 

D eff = 4⋅ L 2 π 2 ⋅slope(t,ln( w c / w 0 c ))

где slope(x, y) – функция определения углового коэффициента линейной зависимости y = f(x).

 

Энергия активации Ea может быть найдена из известной формулы Аррениуса

 

D eff = D 0 ⋅ e − E a ⋅m P ,                 (1)

где m – масса образца, кг; Р – мощность излучения, Вт; D0 – числовой коэффициент, м2/с.

 

Тогда

Ea=−slope(m/P, ln(Deff).

Результаты исследования

Ранее проведенные исследования инфракрасной сушки плодов и овощей в неподвижном слое [27; 35; 36] показали существенное влияние мощности излучения и толщины слоя на кинетику процесса сушки. В случае использования ленточной сушилки для организации непрерывного процесса инфракрасной сушки еще одним параметром, влияние которого на кинетику процесса было исследовано, является скорость ленты (рис. 2).

 

 
 
Рис. 2. Кривые сушки моркови на ленте: 1 – скорость ленты 20 мм/с;
2 – скорость ленты 15 мм/с; 3 – скорость ленты 10 мм/с; 4 – скорость ленты 5 мм/с

Fig. 2. Carrot drying curves: 1 – belt speed 20 mm/s; 2 – belt speed 15 mm/s;
3 – belt speed 10 mm/s; 4 – belt speed 5 mm/s
 

Для определения этого влияния опыты проводили при средней интенсивности излучения в камерах равной 2,25 кВт/м2  и толщине слоя 3 мм. В процессе сушки происходило снижение влажности от начальной 85 % до нормативной 8 % за 55 мин при скорости ленты до 10 мм/с. Рост скорости ленты до 15 мм/с приводит к увеличению времени сушки до 70 мин, а при скорости ленты 20 мм/с время сушки составит 105 мин. Видимо, это связано с тем, что при скорости ленты выше 10 мм/с ее скорость становится слишком большой и продукт может не успеть получить необходимое количество тепла для испарения влаги, что приводит к увеличению времени сушки. При более высоких скоростях ленты может происходить снижение температуры продукта в результате его быстрого перемещения через зону инфракрасного излучения, что также может увеличить время сушки.

При скорости ленты ниже 10 мм/с наблюдаемые кривые сушки идентичны кривым, полученным при сушке слайсов моркови в неподвижном слое [27; 36; 37]. Высказанное выше предположение о причинах снижения скорости сушки при увеличении скорости ленты выше 10 мм/с косвенно подтверждается характером кривых скорости сушки (рис. 3).

 

 
 
Рис. 3. Кривые скорости сушки моркови на ленте: 1 – скорость ленты 20 мм/с;
2 – скорость ленты 15 мм/с; 3 – скорость ленты 10 мм/с; 4 – скорость ленты 5 мм/с

Fig. 3. Curves of drying carrots on the belt: 1 – belt speed 20 mm/s; 2 – belt speed 15 mm/s;
3 – belt speed 10 mm/s; 4 ‒ belt speed 5 mm/s

 

Так, при скорости ленты 20 мм/с на кривой отчетливо наблюдается длительный период, при котором происходит нарастание скорости сушки до максимума за счет медленного прогрева материала.
С уменьшением скорости ленты до 10 мм/с происходит увеличение максимальной скорости сушки, причем максимум достигается раньше, при более высоких значениях влажности. Дальнейшее уменьшение скорости ленты приводит к снижению максимальной скорости сушки, а характер кривой 4 (рис. 3) близок к виду классической кривой скорости сушки с выраженным периодом почти постоянной скорости сушки при влажности от 60 до 25 %, в котором скорость сушки находится в пределах 1,4 ± 0,1 %/мин.

Такое изменение характера влияния скорости ленты, по-видимому, связано с тем, что увеличение скорости ленты от 0 мм/с до 10 мм/с может приводить к более эффективному удалению влаги из зоны воздействия инфракрасного излучения, так как продукт будет быстрее перемещаться из зоны высокой влажности в зону более сухого воздуха. Это повлияет на ускорение процесса сушки и сокращение времени, необходимого для высушивания продукта. Увеличение скорости ленты в этом диапазоне способно привести к более эффективному массообмену между продуктом и воздухом, что может ускорить процесс сушки. Кроме того, это может привести к более равномерной температуре и влажности продукта, что также повлияет на ускорение процесса сушки. Таким образом, оптимальное значение скорости ленты находится в диапазоне от 5 до 15 мм/с, и дальнейшие опыты были проведены на скорости ленты 10 мм/с.

Так как режим сушки в ленточной сушилке отличается от непрерывного режима сушки в неподвижном слое, исследованного ранее [36–38], то было оценено влияние мощности ИК-излучения и толщины слоя на кинетику процесса (рис. 4 и 5). Так как при ИК-сушке слайсов моркови в данной установке практически не наблюдалось постоянной скорости сушки при выбранном значении скорости ленты, то для уточненного расчета продолжительности процесса сушки рассмотрено влияние этих параметров на безразмерное влагосодержание.

 

 
 
Рис. 4. Кривые изменения безразмерного влагосодержания при мощности излучателей:
1 – 450Вт; 2 – 300Вт; 3 – 170Вт

Fig. 4. Curves of changes in water content ratio (MR) at emitter power: 1 – 450W; 2 – 300W; 3 – 170W
 
 
 
 
 
 
Рис. 5. Кривые изменения безразмерного влагосодержания при толщине слоя: 1 – 3 мм; 2 – 1 мм

Fig. 5. Curves of changes in dimensionless water content ratio (MR) at layer thickness: 1 – 3 mm; 2 – 1 mm

 

Как видно (рис. 5), при толщине слоя до 3 мм при сушке слайсов моркови в ленточной сушилке ее влиянием можно пренебречь, и ключевым фактором, влияющим на продолжительность процесса сушки, остается мощность ИК-излучения (рис. 4).
Для определения возможности практического применения в системах расчета и проектирования данного типа установок были проанализированы известные теоретические модели.

Модель Ньютона совпадает с экспериментальными данными только в крайних точках и расхождение модели с экспериментом растет с уменьшением подводимой мощности. Так, среднеквадратическое отклонение для 450 Вт составляет 0,072, для 300 Вт – 0,095 и 0,18 ‒ для 170 Вт.

Модель Хендерсона удовлетворительно описывает экспериментальные данные спустя 1000 с после начала процесса для 450 и 300 Вт мощности излучателей. Однако для 170 Вт среднеквадратическое отклонение составит 0,234 и эти отклонения можно наблюдать визуально (рис. 6).

 

 
 
Рис. 6. Сравнение различных моделей с экспериментальными данными:
1 – модель Ньютона; 2 – модель Хендерсона; 3 – модель Пейджа;
4 – логарифмическая модель; ж– экспериментальные данные
 
Fig. 6. Comparison of various models with experimental data: 1 – Newton model;
2 – Henderson model; 3 – Page model; 4 – logarithmic model; zh-experimental data

 

Модель Пейджа для всего диапазона мощностей характеризуется заниженными значениями безразмерного относительного влагосодержания в начале процесса сушки и завышенными значениями ‒ в конце.
Среднеквадратичное отклонение находится в диапазоне 0,061–0,115. Наилучшее совпадение достигается для логарифмической модели. Значения среднеквадратичных отклонений приведены в таблице 1.

 

 

Таблица 1 Расчетные модели


Table 1 Calculation models

Модель / Model

Среднеквадратичное отклонение / RMSE

Мощность, Вт / Power, W

170

300

450

Ньютона / Newton

0,072

0,095

0,180

Хендерсона / Henderson

0,118

0,088

0,234

Пейджа / Page

0,061

0,083

0,115

Логарифмическая / Logarithmic

0,033

0,027

0,017

 

 

 

Таблица 2 Значения коэффициентов логарифмической модели


Table 2 Values of the coefficients of the logarithmic model

Коэффициент /
Coefficient

Значения коэффициентов / Values of the coefficients

Мощность, Вт / Power, W

170

300

450

a

1,037

1,135

1,298

k

0,99·10−3

0,66·10−3

0,26·10−3

c

−0,024

−0,052

‒0,24

 

В таблице 2 приведены значения коэффициентов логарифмической модели для различных значений мощности излучателей. Процедура интерполяций позволяет использовать эти данные для определения времени процесса сушки слайсов моркови в ленточной ИК-сушилке до заданной влажности в диапазоне мощностей излучателей от 170 до 450 Вт.

Коэффициент диффузии (Deff)

Ключевым показателем, характеризующим скорость сушки во втором периоде, является эффективный коэффициент диффузии. Значения Deff в сушилке лежат в пределах от 10−8 до 10−10 м2/с для фруктов и овощей [39–41]. Значения Deff при различных условиях сушки слайсов моркови, полученные по уравнению (1), и расчетные значения показаны в таблице 3. Средние значения эффективных коэффициентов диффузии лежат в диапазоне 3·10−10 – 8,14·10−10 м2/с, что согласуется с данными [29], согласно которым для моркови Deff = 2,01 × 10−10–12,10 × 10−10.

Значения Deff увеличивались с ростом мощности ИК-излучения ввиду более высоких температур образца. Текущие значения Deff в процессе сушки для различной мощности ИК-излучения могут быть рассчитаны по уравнению (1), используя полученные значения энергии активации.

 

Таблица 3 Значения коэффициентов логарифмической модели


Table 3 Values of the diffusion coefficients of the logarithmic model

Коэффициент /
Coefficient

Значения коэффициентов /
Values of the coefficients

Мощность, Вт / Power, W

450

300

170

Средний эффективный коэффициент диффузии Deff·1010, м2/с /
Average effective diffusion coefficient Deff·1010, m2/s

8,14

5,28

3,03

Энергия активации Ea, кВт/кг /
Activation energy Ea, kW/kg

21,20

14,50

11,30

Do·108, м2/с

1,29

1,06

0,08

Обсуждение и заключение

Характер кинетики процесса сушки моркови в рассмотренной ленточной ИК-сушилке имеет принципиальные отличия от кинетики процесса сушки в неподвижном слое. В связи с конструктивными особенностями сушилки наблюдается экстремальный характер влияния скорости ленты на скорость сушки.
Если вначале с ростом скорости ленты происходит увеличение скорости сушки, то после достижения скоростью ленты значения в 10 мм/с наблюдается обратная зависимость. Кривые сушки имеют зону возрастающей скорости сушки, связанную с прогревом материала, и с увеличением скорости ленты, максимум на кривой скорости сушки смещается в сторону меньших влагосодержаний. Такой характер зависимостей делает неприменимыми имеющиеся зависимости для расчета процесса ИК-сушки моркови при постоянной скорости сушки. Из рассмотренных наиболее употребительных моделей описания процесса наилучшая корреляция с экспериментальными данными наблюдалась у логарифмической модели, которую предлагается использовать для расчета продолжительности времени сушки при заданных параметрах мощности ИК-излучателей. Полученные значения эффективных коэффициентов диффузии согласуются с данными других исследователей. Целесообразно получить аналогичные данные для определения рациональных параметров процесса сушки схожего плодово-овощного сырья. Также представляется перспективным исследовать комбинированное влияние ИК- и СВЧ-излучения на кинетику и энергетику процесса сушки для определения оптимального соотношения мощностей и времени воздействия ИК- и СВЧ-излучения.

 

 

1           Алтухов И. В., Очиров В. Д. Технология инфракрасной сушки сахаросодержащих корнеплодов // Engineering problems in agriculture and industry : материалы Междунар. конф. Улан-Батор, 2010. С. 87‒92

 

×

About the authors

Alexander V. Gavrilov

Academy Agrotechnological of the V. I. Vernadsky

Author for correspondence.
Email: tehfac@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3382-0307
ResearcherId: AAH-5137-2019

Cand.Sci. (Engr.), Associate Professor, Associate Professor of Chair of
Technology and Equipment of Production and Processing of Products of Stock-Raising

Russian Federation, Agrarnoye, Simferopol 295492

Yuriy B. Gerber

Academy Agrotechnological of the V. I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: gerber_1961@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3224-6833
ResearcherId: B-6690-2019

Dr.Sci. (Engr.), Professor, Deputy Director of Education, Professor of Chair of
Technology and Equipment for the Production and Processing of Livestock Products

Russian Federation, Agrarnoye, Simferopol 295492

References

  1. Burdo O.G., Trishyn F.A., Sirotyuk I.V., Kruss S. Electrodynamic Processes as an Effective Solution of Food Industry Problems. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2021;57(3):330‒344.https://doi.org/10.3103/S1068375521030030
  2. Thamkaew G., Sjöholm I., Galindo F.G. A Review of Drying Methods for Improving the Quality of Dried Herbs. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2021;61(11):1763–1786.https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1765309
  3. Boateng I.D., Yang X.M., Li Y.Y. Optimization of Infrared-Drying Parameters for Ginkgo Biloba L.Seed and Evaluation of Product Quality and Bioactivity. Industrial Crops and Products. 2021;160:113108.https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.113108
  4. Sakare P., Prasad N., Thombare N., Singh R. Infrared Drying of Food Materials: Recent Advances.Food Engineering Reviews. 2020;12(3):381–398. https://doi.org/10.1007/S12393-020-09237-W
  5. Mohammadi Z., Kashaninejad M., Ziaiifar A.M., Ghorbani M. Peeling of Kiwifruit Using Infrared Heating Technology: A Feasibility and Optimization Study. LWT. 2019;99:128–137. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.09.037
  6. Omarov M.M., Islamov M.N., Abdu Z.A. [Drying Carrots Using Infrared Emitters SF-4].Pishchevaya promyshlennost. 2009;(8):18‒19. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/sushkamorkovi-s-ispolzovaniem-infrakrasnyh-izluchateley-sf-4 (accessed 30.03.2023). (In Russ.)
  7. Aniesrani Delfiya D.S., Prashob K., Murali S., Alifiya P.V., Samuel M.P., Pandiselvam R. Drying Kinetics of Food Materials in Infrared Radiation Drying: A Review. Journal of Food Process Engineering.2022;45(6):e13810. https://doi.org/10.1111/JFPE.13810
  8. Zheltoukhova E.Yu., Kadantsev A.A., Yanitsky V.I. [Study of Radiative-Convective Drying of Potatoes with Variable Heat Supply]. Vestnik VGUIT. 2017;79(1):46–49. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-radiatsionno-konvektivnoy-sushki-kartofelya-pri-peremennom-teplopodvode/viewer (accessed 16.04.2023). (In Russ.)
  9. Onwude D.I., Hashim N., Abdan K., Janius R. The Effectiveness of Combined Infrared and Hot-Air Drying Strategies for Sweet Potato. Journal of Food Engineering. 2019;241:75–87. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.08.008
  10. Onwude D.I., Hashim N., Abdan K., Janius R., Ghen G. Modelling the Mid-Infrared Drying of Sweet Potato: Kinetics, Mass and Heat Transfer Parameters, and Energy Consumption. Heat and Mass Transfer/Waerme- und Stoffuebertragung. 2018;54:2917–2933. https://doi.org/10.1007/S00231-018-2338-Y
  11. Afzal T.M., Abe T. Diffusion in Potato during Far Infrared Radiation Drying. Journal of Food Engineering. 1998;37(4):353–365. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877498001113?via%3Dihub (accessed 16.04.2023).
  12. Afzal T.M., Abe T. Some Fundamental Attributes of Far Infrared Radiation Drying of Potato.Drying Technology. 1999;17(1/2):138–155. https://doi.org/10.1080/07373939908917522
  13. Afzal T.M., Abe T., Hikida Y. Energy and Quality Aspects during Combined FIR–Convection Drying of Barley. Journal of Food Engineering. 1999;42(4):177–182. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(99)00117-X
  14. Rekik C., Besombes C., Hajji W., Gliguem H., Bellagha S., Mujumdar A.S., et al. Study of Interval Infrared Airflow Drying: A Case Study of Butternut (Cucurbita Moschata). LWT. 2021;147:111486. https://doi.org/10.1016/J.LWT.2021.111486
  15. Melyakova O.A. Energy Efficient Modes of Drying Vegetables. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2020;(4):169‒172. Available at: https://globalf5.com/Zhurnaly/Ekonomika-imenedzhment/Izvestiya-Orenburgskogo-GAU/vypusk-2020-4?article=282539 (accessed 16.04.2023).(In Russ.)
  16. Grigoriev I.V., Rudobashta S.P. Pulse Infrared Drying of Seeds of Vegetable Crops. Vestnik FGOU VPO MGAU “Agroinzheneriya”. 2009;(4):7‒10. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/impulsnaya-infrakrasnaya-sushka-semyan-ovoschnyh-kultur (accessed 24.08.2023). (In Russ.)
  17. Altukhov I.V. The Use of Discrete IR Energy Supply in the Technology of Drying Sugar-Containing Root Crops. Vestnik IrGSKhA. 2013;(55):100‒105. Available at: http://vestnik.irsau.ru/files/v55.pdf (accessed 24.08.2023). (In Russ.)
  18. Altukhov I.V., Zuglenok N.V. Features of the Operation of Pulsed IR Emitters in the Technology of Drying Root Crops. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2015;(4):109–114.Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-raboty-impulsnyh-ik-izluchateley-v-tehnologiisushki-korneklubneplodov/viewer (accessed 16.04.2023). (InRuss.)
  19. Altukhov I.V., Tsuglenok N.V., Ochirov V.D. Influence of Pulsed Infrared Drying on the Safety of Active Substances. Vestnik APK Stavropolia. 2015;(1):7–10. Available at:https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-impulsnoy-infrakrasnoy-sushki-na-sohrannost-aktivnodeystvuyuschih-veschestv/viewer(accessed 16.04.2023). (In Russ.)
  20. Altukhov I.V. Substantiation of Modes of Drying Sugar-Containing Root Crops by IR Radiation.Vestnik IrGShA. 2013;(56):87‒97. Available at: http://vestnik.irsau.ru/files/v56.pdf (accessed 16.04.2023).(In Russ.)
  21. Ostrikov A.N., Zheltoukhova E.Yu. Radiation-convective drying of Pear Chips with Pulsed Energy Supply. Izvestiya Vuzov. Pishchevaya Tekhnologiya. 2012;(1):83‒86. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/radiatsionno-konvektivnaya-sushka-grushevyh-chipsov-pri-impulsnom-energopodvode/viewer(accessed 16.04.2023). (In Russ.)
  22. Ostrikov A.N., Zheltoukhova E.Yu. Study of the Kinetics of Radiation-Convective Drying of Peaches with Pulsed Energy Supply. Tekhnologii pishchevoy i pererabatyvayushchey promyshlennosti APK ‒ produkty zdorovogo pitaniya. 2014;(1):114–118. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/izuchenie-kinetiki-radiatsionno-konvektivnoy-sushki-persikov-pri-impulsnom-energopodvode/viewer(accessed 16.04.2023). (In Russ.)
  23. Gu C., Ma H., Tuly J. A., Guo L., Zhang X., Liu D. Effects of Catalytic Infrared Drying in Combination with Hot Air Drying and Freeze Drying on the Drying Characteristics and Product Quality of Chives. LWT. 2022;161:113363. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113363
  24. Chen C., Wongso I., Putnam D., Khir R. Effect of Hot Air and Infrared Drying on the Retention of Cannabidiol and Terpenes in Industrial Hemp (Cannabis sativa L.). Industrial Crops and Products.2021;172:114051. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114051
  25. El-Mesery H.S., Kamel R.M., Emara R.Z. Influence of Infrared Intensity and Air Temperature on Energy Consumption and Physical Quality of Dried Apple Using Hybrid Dryer. Case Studies in ThermalEngineering. 2021;27:101365. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101365
  26. Moradi M., Azizi S., Niakousari M., Kamgar S. Drying of Green Bell Pepper Slices Using an Ir-Assisted Spouted Bed Dryer: An Assessment of Drying Kinetics and Energy Consumption. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2020;60:102280. https://doi.org/10.1016/J.IFSET.2019.102280
  27. Burdo O., Bezbah I., Kepin N., Zikov A., Yarovyi I., Gavrilov A., et al. Drying of Green Bell Pepper Slices Using an Ir-Assisted Spouted Bed Dryer: An Assessment of Drying Kinetics and Energy Consumption. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019;5(11):24–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.178937
  28. Zhihua G., Torki M., Kaveh M., Beigi M., Yang X. Characteristics and Multi-Objective Optimization of Carrot Dehydration in a Hybrid Infrared/Hot Air Dryer. LWT. 2022;172:114229. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.114229
  29. De Souza A.U., Gomes Corrêa J.L., Tanikawa D.H., Abrahao F.R., Jesus Jungueira J.R., Jiménez E.C. Hybrid Microwave-Hot Air Drying of the Osmotically Treated Carrots. LWT. 2022;156:113046.https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.113046
  30. Du Y., Yan J., Wei H., Xie H., Wu Y., Zhou J. Drying Kinetics of Paddy Drying with Graphene Far-Infrared Drying Equipment at Different IR Temperatures, Radiations-Distances, Grain-Flow,and Dehumidifying-Velocities. Case Studies in Thermal Engineering. 2023;43:102780. https://doi.org/10.1016/J.CSITE.2023.102780
  31. Arslan A., Soysal Y., Keskin M. Mathematical Modeling, Moisture Diffusion and Color Quality in Intermittent Microwave Drying of Organic and Conventional Sweet Red Peppers. AgriEngineering.2020;2(3):393–407. https://doi.org/10.3390/AGRIENGINEERING2030027
  32. Selvi K.Ç. Investigating the Influence of Infrared Drying Method on Linden (Tilia Platyphyllos Scop.) Leaves: Kinetics, Color, Projected Area, Modeling, Total Phenolic, and Flavonoid Content. Plants.2020;9(7):916. https://doi.org/10.3390/PLANTS9070916
  33. Mitrevski V., Dedinac A., Mitrevska C., Bundalevski S., Germitcioski T., Mijakovski V.Mathematical Modelling of Far-Infrared Vacuum Drying of Apple Slices. Thermal Science.2019;23:393–400. https://doi.org/10.2298/TSCI180205143M
  34. Doymaz I., Kipcak A.S., Piskin S. Microwave Drying of Green Bean Slices: Drying Kinetics and Physical Quality. Czech J. Food Sci. 2015;33(4):367‒376. https://doi.org/10.17221/566/2014-CJFS
  35. Minaei S., Motevali A., Ahmadi E., Aziz M.H. Mathematical Models of Drying Pomegranate Arils in Vacuum and Microwave Dryers. Journal of Agricultural Science and Technology. 2012;14:311‒325.
  36. Gavrilov A.V. Analysis of Modern Energy Technologies for the Processing of Vegetable Raw Materials. Agricultural Engineering. 2019;(5):31‒39. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.34677/1728-7936-2019-5-31-39
  37. Burdo O., Terziev S., Gavrilov A., Sirotyuk I., Scherbich M. [System of Innovative Energy Technologies for Dehydration of Food Raw Materials]. Problemele Energeticii Regionale. 2020;2:92‒107. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/zenodo.3898317
  38. Burdo O.G., Trishyn F.A., Terziev S.G., Gavrilov A.B., Sirotyuk I.V. Electrodynamic Processes as an Effective Solution of Food Industry Problems. Surface Engineering and Applied Electrochemistry.2021;57(3):330–344. https://doi.org/10.3103/S1068375521030030
  39. Salehi F., Satorabi M. Influence of Infrared Drying on Drying Kinetics of Apple Slices Coated with Basil Seed and Xanthan Gums. International Journal of Fruit Science. 2021;21(1):519–527. https://doi.org/10.1080/15538362.2021.1908202
  40. Kaveh M., Chayjan R.A., Golpour I., Poncet S., Seirafi F., Khezri B. Evaluation of Exergy Performance and Onion Drying Properties in a Multi-Stage Semi-Industrial Continuous Dryer: Artificial Neural Networks (Anns) and Anfis Models. Food and Bioproducts Processing. 2021;127:58–76. https://doi.org/10.1016/J.FBP.2021.02.010
  41. Batista A.S., Souza M.F.F., Prado M.M. Moisture Diffusion in Passion Fruit Seeds under Infrared Drying. Diffusion Foundations and Materials Applications. 2022;30:25–32. https://doi.org/10.4028/PW52H5B

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Experimental pilot belt dryer: 1 – cameras; 2 – IR modules; 3 – transport channel; 4 – belt; 5 – drive drum; 6 – tension drum

Download (45KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Carrot drying curves: 1 – belt speed 20 mm/s; 2 – belt speed 15 mm/s; 3 – belt speed 10 mm/s; 4 – belt speed 5 mm/s

Download (33KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Curves of drying carrots on the belt: 1 – belt speed 20 mm/s; 2 – belt speed 15 mm/s; 3 – belt speed 10 mm/s; 4 ‒ belt speed 5 mm/s

Download (38KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Curves of changes in water content ratio (MR) at emitter power: 1 – 450W; 2 – 300W; 3 – 170W

Download (24KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Curves of changes in dimensionless water content ratio (MR) at layer thickness: 1 – 3 mm; 2 – 1 mm

Download (18KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Comparison of various models with experimental data: 1 – Newton model; 2 – Henderson model; 3 – Page model; 4 – logarithmic model;

Download (55KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Гаврилов А.V., Гербер Ю.B.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Founded in 1990
Certificate of registration PI № FS77-74640 of December 24 2018.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».