Аналіз впливу технологічних параметрів на процес сушіння утфелю
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9981-2026-1(56)-136-144Ключові слова:
утфель, сушіння, математичне моделювання, тепломасообмін, барабанна сушарка, автоматичне керування, вологість, температура, енергоефективність, мікроструктура сировини.Анотація
У статті представлено комплексне дослідження процесу сушіння утфелю — залишкового продукту переробки буряків, що містить значну кількість вологи. Процес сушіння розглядається як складна теплофізична задача, яка поєднує теплопередачу та масообмін між сушильним повітрям і твердою фазою сировини. Визначено ключові технологічні параметри, що впливають на ефективність сушіння: температура повітря, вологість утфелю, тривалість перебування в сушарці, швидкість обдуву, геометричні характеристики установки та кут нахилу барабана. Побудовано математичні моделі для опису теплового балансу та зміни вологості з часом, що дозволило вивести функціональні залежності температури від вологості та швидкості переміщення сировини від кута нахилу барабана. Розроблено графіки динаміки вологості та температури для наочності моделювання. Особливу увагу приділено практичній доцільності автоматизації процесу сушіння шляхом регулювання теплового потоку в залежності від виміряної вологості сировини. Такий підхід сприяє підвищенню енергоефективності установки та зменшенню витрат на енергоносії. Запропоновано алгоритм автоматичного керування на основі аналітичної моделі, який враховує вплив мікроструктурних властивостей утфелю. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації конструкції сушильного обладнання та впровадження інтелектуальних систем керування в умовах промислового виробництва.
Завантаження
Посилання
1. Barabanna susharka [Drum dryer] (Ukraine Patent No. 127513 C2). (2023). State Intellectual Property Service of Ukraine. (in Ukrainian)
2. Sydorenko, O. M., & Honcharenko, V. I. (2017). Teplomasoobmin u protsesakh sushinnia [Heat and mass transfer in drying processes]. Naukova Dumka. (in Ukrainian)
3. Lebediev, A. T. (2020). Teoriia i praktyka sushinnia kharchovykh produktiv [Theory and practice of food drying]. UkrFTI. (in Ukrainian)
4. Kreith, F., Manglik, R. M., & Bohn, M. S. (2011). Principles of heat transfer. Cengage Learning.
5. Mujumdar, A. S. (2014). Handbook of industrial drying. CRC Press.
6. Petryk, M. R., Boyko, I. V., Petryk, O. Ju., & Fraissard, J. (2020). Mathematical modeling of competitive adsorption and desorption of gases in nanoporous media using Langmuir’s equilibriums. Bulletin of the NTUU KPI, Applied Mathematics. https://doi.org/10.31861/bmj2023.02.06
7. Deineka, V. S., Petryk, M. R., & Fraissard, J. (2011). Identifying kinetic parameters of mass transfer in components of multicomponent heterogeneous nanoporous media of a competitive diffusion system. Journal of Engineering Physics and Thermophysics.
8. Goyanyuk, I. V., Petryk, M. R., & Mudryk, I. Y. (2022). Modeling of filtration mass transfer in the medium of microporous particles. Automation, Computer Science and Engineering Journal.
9. Mujumdar, A. S. (2022). Recent developments in drying and dewatering of food products: advances and challenges. Drying Technology. https://doi.org/10.1080/07373937.2022.2028724
10. Cubero, F., Barreiro, A. P., & Blasco, M. R. (2020). Smart sensors for food drying process control. Sensors, 20(1), Article 45. https://doi.org/10.3390/s20010045
11. Shah, S. A., & et al. (2021). Application of machine learning in the optimization of drying processes. Processes, 9(11), Article 2038. https://doi.org/10.3390/pr9112038
12. Shakeri, M., & et al. (2021). Industry 4.0 applications in drying processes: a review. Journal of Food Engineering, Article 110512. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110512
13. Silva, M. A., & et al. (2019). Adaptive control strategies for drum dryers in food processing. Food Control, Article 106301. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2019.03.019
.png)
