инженер проектировщик лаборатории передовых электрофизических технологий и новых материалов " Кубанский государственный технологический университет "
руководитель лаборатории передовых электрофизических технологий и новых материалов " Кубанский государственный технологический университет "
лаборант-исследователь лаборатории передовых электрофизических технологий и новых материалов " Кубанский государственный технологический университет "
Введение: Современные технологии сушки зернового сырья ориентированы на повышение энергоэффективности процессов при одновременном обеспечении сохранности качественных характеристик продукции. Энергетическая эффективность сушки напрямую влияет на уровень технологической и экономической конкурентоспособности предприятий зерноперерабатывающей отрасли. В условиях роста объемов перерабатываемого сырья и, как следствие, увеличения энергетических затрат, актуализируется необходимость внедрения альтернативных методов сушки. В то же время остаётся недостаточно изученной область применения электродинамического (ЭГД) потока в процессах обезвоживания зерновых материалов, что указывает на существующий научно-технологический пробел и обуславливает необходимость проведения дальнейших исследований в данном направлении.
Цель: Изучение процесса сушки зернового материала в ЭГД потоке на пилотной установке непрерывного действия с определением эффективности сушки, потребления энергии и возможности масштабирования установки.
Материалы и методы: В качестве объекта сушки использовали фуражное зерно пшеницы. В качестве технологии сушки с ЭГД-потоком использовали пилотную сушильную установку производительностью 50 кг/час. Установка работает по циклическому принципу, воздействуя на фуражное зерно пшеницы попеременно коронным и искровым разрядом, многократно пропуская зерновой материал через электродные блоки до достижения заданного уровня влажности. Напряженность электрического поля в зоне обработки достигала 8 кВ/см. Анализ эффективности сушки проводили путем оценки кинетики сушки, общего энергопотребления и эксергетического показателя сушки. Все эксперименты были проведены в трехкратной повторности, а результаты статистически обработаны методами ANOVA анализа.
Результаты: Показано, что наложение электрогидродинамического потока на зерновой материал вызывает комбинацию эффектов «травления» поверхности зерна с возникновением мелкоячеистой структуры и способствует объемному нагреву за счет Джоулева тепла. При сушке зерна с использование электрогидродинамического потока снижение влажности зерна за один проход в установке составило 0,28%. Удельные затраты предлагаемой установки составляют 1,85 кВт/кг влаги, что на 30% ниже по сравнению с традиционной сушкой с использованием теплового агента при аналогичных температурных условиях.
Выводы: Установка для сушки зернового материала с наложением электрогидродинамического потока может быть использована в технических линиях малой производительности с целью подсушки или полноценной сушки зернового материала. Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых сушильных установок и модернизации существующих технологий в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.
Introduction: Modern grain drying technologies aim to improve energy efficiency while preserving the quality characteristics of the final product. The energy performance of drying processes directly influences the technological and economic competitiveness of grain processing enterprises. In the context of increasing volumes of processed raw materials and the associated rise in energy consumption, the need for alternative drying methods is becoming increasingly relevant. At the same time, the application of electrohydrodynamic (EHD) flow in grain drying processes remains insufficiently explored, indicating a scientific and technological gap that necessitates further research in this area.
Purpose: To study the drying process of grain material in the EHD flow on pilot equipment with continuous flow and to determine drying efficiency, energy consumption and the possibility of scaling the equipment.
Materials and Methods: Feed grain of wheat was used as the drying object. A pilot drying unit with a capacity of 50 kg/hour was used as an EHD-flow drying technology. The equipment operates on a cyclic principle, acting on the feed grain of wheat alternately with a corona and spark discharge, repeatedly passing the grain material through the electrode blocks until a preset moisture level is reached. The electric field strength in the treatment area reached 8 kV/cm. The drying efficiency was analyzed by evaluating the drying kinetics, total energy consumption, and exergetic drying index. All experiments were repeated three times, and the results were statistically processed using ANOVA analysis methods.
Results: It is shown that the superposition of electrohydrodynamic flow on grain material causes a combination of the effects of "etching" the grain surface with the appearance of a fine-mesh structure and promotes volumetric heating due to Joule heat. When drying grain using electrohydrodynamic flow, the decrease in grain moisture in one pass in the equipment was 0.28%. The unit cost of the proposed equipment is 1.85 kW/kg of moisture, which is 30% lower than traditional drying using a thermal agent under similar temperature conditions.
Conclusions: The equipment for drying grain material with the application of electrohydrodynamic flow can be used in low-productivity technical lines for the purpose of drying or full-fledged drying of grain material. The results obtained can be used in the development of new drying plants and the modernization of existing technologies in agriculture and food industry.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.