Savoiskyi O. Electrotechnological complex for drying fruit raw materials using direct electric heating and ultrasound

Українська версія

Thesis for the degree of Candidate of Sciences (CSc)

State registration number

0424U000227

Applicant for

Specialization

  • 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи

19-08-2024

Specialized Academic Board

Д 26.004.07

National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine

Essay

The dissertation presents research aimed at solving a significant scientific task regarding the development of an electrotechnological complex with enhanced energy efficiency for the combined process of dehydrating fruit raw materials using direct electric heating and preliminary ultrasonic treatment. This is of considerable importance for the development of electrotechnical complexes and systems for processing agricultural fruit and vegetable products. An analysis of existing methods and apparatuses for drying fruit raw materials has been carried out. It has been found that significant drawbacks of these devices include high mass-dimensional characteristics, uneven heating of the material, low moisture removal intensity, and significant energy consumption per unit of product produced. This leads to a considerable reduction in the efficiency of drying installations and a deterioration in the quality of the finished product. To address this problem, an electrotechnological complex for the combined process of dehydrating fruit raw materials has been developed in the study. This complex differs from known methods by employing direct electric heating and preliminary ultrasonic treatment, which reduces the energy intensity of production while ensuring the quality of the finished product. The parameters of the electroacoustic system for preliminary raw material processing have been substantiated, including an ultrasonic frequency electric oscillation generator, an electroacoustic transducer, and a preprocessing bath (chamber). The electrical and acoustic parameters of the equivalent circuit of the electroacoustic system for fruit processing before drying have been investigated. A one-dimensional mathematical model of the combined drying process using direct electric heating has been improved by considering the dynamics of the specific electrical resistance of the raw material as a function of the sample temperature and moisture content. The analysis of the energy efficiency of using the electrotechnological complex for drying fruit raw materials showed that the application of preliminary ultrasonic treatment and direct electric heating reduces specific energy consumption for removing 1 kg of moisture by 47.67 %, and the drying productivity increases by 2.6 times. The technical and economic efficiency from the reduction of direct operating costs for drying is 105.24 UAH/kg of dried fruits. The cost price of the dried product is 135.21 UAH/kg, which is 43 % less compared to convective-type electric installations.

Research papers

Савойський О. Ю. Аналіз методів сушки плодоовочевої сировини та їх класифікація. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені П. Василенка. 2016. Вип. 175. С. 136–141.

Яковлєв В. Ф., Савойський О. Ю. Експериментальні дослідження взаємного впливу ультразвукових коливань та прямого електронагріву на процес сушіння біологічних об’єктів. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2017. Вип. 17. Т. 3. С. 83–90.

Савойський О. Ю., Яковлєв В. Ф. Електрофізичний метод інтенсифікації процесу сушки фруктів. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету. 2017. Ви. 7. Т. 1. С. 219–224.

Яковлєв В. Ф., Савойський О. Ю. Використання прямого електричного нагріву в технологічному процесі комбінованого сушіння фруктів. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені П. Василенка. Технічні науки. 2018. Вип. 195. С. 91–96.

Савойський О. Ю., Яковлєв В. Ф., Сіренко В. Ф. Дослідження величини питомого електричного опору яблучної сировини в процесі сушіння. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Технічні науки. 2019. Вип. 203. С. 107–110.

Савойський О. Ю., Яковлєв В. Ф., Сіренко В. Ф. Дослідження комбінованого процесу сушіння високовологої яблучної сировини. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету. 2019. Вип. 9. Т. 1.

Савойський О. Ю. Дослідження електроплазмолізу яблучної сировини в процесі комбінованого сушіння Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2020. Вип. 20. Т. 4. С. 247–258.

Savoiskyi O., Yakovliev V., Sirenko V. Determining the kinetic and energy parameters for a combined technique of drying apple raw materials using direct electric heating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. Vol. 1 (11 (109). P. 33–41.

Savoiskyi O., Sirenko V. Revealing the influence of ultrasonic processing on the kinetic parameters of convective and combined drying of raw apple materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2023. Vol. 2 (11 (122). P. 91–98.

Сhervinsky L., Savoiskyi O., Sirenko V. The influence of ultrasonic processing on the structure and electrophysical properties of fruit in combined drying. Machinery & Energetics. 2023. Vol. 14 (2). P. 70–79.

Savoiskyi O., Yakovliev V., Sirenko V. Comparative analysis of methods supplies thermal energy in high-water biological objects during drying. ScienceRise. 2021. № 1. С. 3–10.

Savoiskyi O., Sirenko V. Revealing the influence of temperature and moisture content on electrophysical parameters of raw apple materials. EUREKA: Life Sciences. 2023. № 2. Р. 14–20.

Яковлєв В. Ф., Савойський О. Ю., Сіренко В. Ф. Спосіб комбінованого сушіння біологічних об’єктів: Патент України № 127324UA. Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, 2018.

Files

Similar theses