Руководство по солнечным сушилкам для фруктов и овощей

Несколько десятилетий назад термические сушилки, в основном, использовали ископаемые виды топлива в качестве источника энергии для нагревания воздуха, с помощью которого осуществлялось осушение. Однако, с ростом цен на традиционные виды топлива еще в 1970-х годах, солнечная энергия стала рассматриваться в качестве источника энергии, представляющего большую ценность для обезвоживания продуктов, в связи с чем, использование данной энергии для целей сушки стало возрастать.

Что означает сушка и для чего она нужна?

Сушка — это удаление воды, которая находится в мягких тканях продукта, с целью придания ему определенных характеристик, которые облегчат обращение с ним, его сохранение или использование.

Сушка в случае с пищевой продукцией — это процесс, который помогает сохранить ее. Ввиду того, что большая часть жидкости отсутствует, по этой причине обезвоженный пищевой продукт не может гнить. Можно осуществить обезвоживание разнообразных фруктов, овощей, мяса, рыбы и т.д. Таким образом, чтобы они могли сохранять естественный вид в течение многих месяцев.

Существует большое количество других продуктов, которые также имеют биологическое происхождение, такие как древесина, которые могут быть обезвожены для наиболее упрощенного обращения с ними.При использовании древесины в строительной отрасли, в мебельной, или в качестве биотоплива, в этом случае требуется надлежащий процесс сушки. Ненадлежащее высыхание избыточной влаги в древесине может привести к деформации, трещинам или экссудации в уже изготовленной мебели или могут возникнуть трудности при сжигании, что также может привести к «нежелательной» «взрывоопасности» при использовании в качестве топлива.

Как происходит сушка продуктов?

Существует несколько способов удаления влаги из продуктов. В данной статье мы будем говорить только о тех процессах, которые затрагивают использование солнечного тепла.Фактически можно использовать любой источник энергии для выработки тепла, необходимого для сушки.

Среди этих источников — солнечная энергия, которая идеально подходит для этой задачи, поскольку она является бесплатной, и с ней можно работать в температурном диапазоне, подходящем для сушки, также коэффициент полезного действия может быть идеальным.

Сушка теплом, в основном, состоит из помещения продукта для сушки в среду, которая будет способствовать испарению воды, содержащейся в его внутренней части. Это связано с тем, что продукты имеют склонность к установке баланса между их внутренней влажностью и окружающей средой. Если среда является достаточно теплой и сухой, продукт имеет тенденцию терять свою внутреннюю влажность до такой степени, когда он уже не может полностью восстановиться, даже если он будет помещен во влажную среду.Поэтому идеальными условиями для обезвоживания являются воздушные массы, которые окружают продукт в присутствии повышенной температуры и пониженной относительной влажности. Они способствуют возникновению потоков воздуха и значительно ускоряют их для обновления окружающей среды вокруг продукта с целью обезвоживания путем замены уже увлажненного воздуха другим сухим и теплым в процессе сушки.

1 — Воздух в коллектор поступает свежим, имея усредненную относительную влажность. Тепло, создаваемое солнцем, приводит к повышению температуры воздуха, и приобретает способность содержать больше влаги. Поскольку внешняя влага отсутствует, ее относительная влажность падает.

2 — Горячий воздух и пониженная относительная влажность из солнечного коллектора повышают температуру продуктов и заставляют их испарять воду, содержащуюся в них. Теплый и сухой воздух легко впитывает влагу, которая высвобождается из продукта, и в процессе работы увеличивает свою относительную влажность, снижая ее температуру. В конечном итоге, все еще теплый и влажный воздух выбрасывается из сушилки в атмосферу.

Детали солнечной сушилки

Внутреннее строение солнечных сушилок имеет особые сушильные зоны, чтобы процесс сушки продуктов был наиболее эффективным. Имеются различия в форме и расположении каждой из этих зон в зависимости от модели. В некоторых моделях несколько зон могут быть расположены в одном и том же месте, иметь схожесть, и могут не иметь очерченных границ. Ключевыми зонами являются:

Площадь поглощения — площадь, которая получает прямое солнечное излучение, и преобразует его в теплоту, при помощи которой продукты подлежат сушке.

Площадь сушки — место, где продукт подлежит сушке.

Область выхода влаги — место, где воздух, насыщенный влагой, вытравливается в атмосферу.

Зона входа свежего воздуха — точка, через которую поступает воздух, чтобы заменить тот, который был вытравлен.

Система циркуляции воздуха — циркуляция воздуха вокруг продукта, подлежащего сушке, является крайне важной, поскольку она вытравливает уже извлеченную влагу, поддерживая сухую среду, которая ускоряет сушку.

В зависимости от техники, используемой для перемещения воздуха, существуют две системы: — Естественная конвекция — это естественное движение, ведущее к подъему горячего воздуха. Воздух, при нагревании, уменьшает свою плотность, и имеет склонность перемещаться вверх по плотной среде. Это явление называется конвекцией. В солнечных сушилках — данное естественное движение воздуха используется для прохода через зону, где продукт подлежит сушке, затем выводится из системы. Воздуховыпускное отверстие создает сжатие, которое приводит ко вводу наружного воздуха в систему, и снова нагревается путем рециркуляции процесса. Конвекционная циркуляция поддерживается весь период, пока идет солнечное тепло.Этот метод подходит для небольших систем естественной сушки. Преимущество состоит в том, что у него нет затрат и недостатков, какие имеются в сушилках со сложной конструкцией, но сила воздушного движения может оказаться недостаточной для достижения уровня обновления подходящей среды.

— Принудительная циркуляция — использование электрического оборудования, такого как вытяжной вентилятор, где вентилятор служит средством для перемещения воздуха. Данная система подходит для больших и сложных систем. Недостатком является то, что требуется источник электропитания, хотя, если пользователь будет использовать фотогальванические панели, энергоснабжение всей системы можно получать от солнца.Существует большое количество солнечных сушилок. От самых простых, размещаемых на улице, до самых сложных, предназначенных для промышленной сушки, и средних по размеру для малых предприятий или домашнего использования.

Типы солнечных сушилокСушка на открытом воздухе — без сомнения это наиболее наипростейшая и самая старая из всех существующих систем. Вероятно, данная система использовалась человечеством с доисторических времен для сушки пищевых продуктов. Данный метод по-прежнему используется во многих уголках света с целью экономии и простоты. Однако именно эта простота накладывает больше ограничений на ее использование. Ее использование ограничивается только теплыми, солнечными и сухими днями. В местах с повышенной влажностью окружающей среды использование данного метода малоэффективно, или даже совсем невозможно. Но в пустынных районах данная система может быть широко применима без каких-либо проблем. Примером такого случая являются красные помидоры, которые многие племена в пустыне Сахара высушивают на солнце в жаркой и сухой атмосфере пустыни, чтобы сохранить продукт в течение года до получения следующего урожая. Другие недостатки данной методики заключаются в том, что продукт, проходящий сушку, является уязвимым для природных осадков, атмосферных загрязнений и воздействия животных и насекомых.Также существует ряд продуктов, которые без проблем высыхают даже внутри жилых помещений и в тени. Хорошим примером служат некоторые виды перцев (чили), которые высыхают без затруднений.При использовании данной технологии сушки, зона сушки продукта является той самой поверхностью, на которой размещаются продукты. Воздух свободно входит и выходит, а циркуляционная система — это единственный путь прогона конвекционных потоков.

Солнечные сушилки камерного типа — эти типы сушилок представляют собой компактный шкаф. Площадь аккумулирования солнечной энергии такая же, как и площадь сушильной камеры. Она имеет небольшое отверстие внизу, откуда поступает свежий воздух, а другое отверстие в верхней части предназначено для того, чтобы теплый воздух выходил с определенным уровнем влажности. В данном типе сушилок циркуляция воздуха осуществляется естественной конвекцией. Поскольку воздух имеет много препятствий при своем движении, поток воздуха замедляется, следовательно, эффективность не очень высока. Данные системы способны сушить небольшие объемы продуктов. Они, в основном, используются для сушки пищи.

Солнечные коллекторы и сушилки камерного типа.

Данные сушилки состоят из солнечного коллектора, где воздух подогревается и поднимается в шкаф, куда элементы помещаются для сушки.

Солнечная сушилка в комплекте с солнечной панельюЗона сбора солнечных лучей является собственным воздушным коллектором, хотя есть некоторые модели, которые также имеют прозрачную поверхность для захвата солнечного излучения в шкафу. Возможность открытия шкафа для захвата солнечной радиации зависит от веществ, подлежащих сушке. Если это продукты, чувствительные к ультрафиолету, внешний вид которых может быть испорчен, в этом случае следует выбрать закрытые системы.Впускное отверстие для воздуха расположено в нижней части коллектора, в то время как, выпускное отверстие расположено в верхней части шкафа.

Тип воздушной циркуляции является естественным благодаря конвекции. Расположение коллектора в нижней части оборудования имеет некоторый наклон, и наряду с выпускным отверстием для воздуха в верхней части облегчает движение воздуха, который быстрее, чем в случае с сушилкой камерного типа.Данные сушилки подходят для продуктов питания, трав, цветов и т.д. в малых и средних объемах, в зависимости от размера и мощности оборудования. Комбинируя несколько модулей этого типа, можно сушить объемы продукции на промышленных уровнях.

Солнечные сушилки с аккумулятором (бункер) – данная система аналогична системам камерного типа, использующим панели, отличие только в большом размере. Вместо шкафа у вас будет бункер для сушки гораздо больших объемов. Кроме того, часть коллекторов будет больше, так как необходимо вырабатывать гораздо больше тепла. Данный тип оборудования имеет систему принудительной циркуляции воздуха, так как больший объем продукции, подлежащий сушке, делает движение воздуха естественной конвекцией.

Солнечная сушилка с аккумулятором (бункер)

Сушилки тепличного типа — данная система состоит из большой теплицы, аналогично той, что используется в сельском хозяйстве. В данном случае тепло, вырабатываемое в теплице, используется для сушки продуктов. Сама по себе она представляет ту же схему, что и модель камерного типа, разница лишь в пропорциях и материалах, которые используются в конструкции теплицы. Некоторые модели, предлагаемые для сушки древесины, привносят новшество, заключающееся в наличии колес, которые позволяют избегать повышенной нагрузки на конструкцию вследствие массы дерева.

Сушилка тепличного типа

Данные конструкции имеют системы принудительной циркуляции для достижения уровня надлежащего возобновления воздуха, которого одна только система не может достичь конвекцией.

Сушилки с замкнутыми коллекторами – данные типы сушилок имеют раздельные солнечные воздушные коллекторы и сушильную камеру. Горячий воздух проходит через коллекторы в камеру через соответствующие воздуховоды. Имеет систему принудительной циркуляции воздуха, которая должна иметь большую мощность.Солнечная сушилка с замкнутыми коллекторами

Расул Толыбеков, Клуб SAP, Республика Казахстан