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
Источник
Самодельная солнечная сушилка для овощей и фруктов
Если у вас имеется дачный участок, то, как правило, возникает проблема, куда же девать весь урожай. Конечно, много чего можно просто съесть во время сезона, а часть законсервировать на зиму. Но еще много различных фруктов и овощей приходится выбрасывать, поскольку их некуда девать.
Лучший способ сделать запасы на зиму — это сушка. Так в продуктах сохраняется максимум витаминов, да и процесс этот куда проще, чем консервирование. К тому же, высушенные фрукты и овощи занимают мало места и не тяжелые.
Сегодня мы рассмотрим, как можно сделать простую сушилку, работающую на солнечной энергии. Особенно удобно это будет для тех, кто любит экономить, или для тех, чей дом уже давно работает на альтернативной энергии, используя силу ветра или солнце. К тому же, строительство такой сушилки обойдется куда дешевле, чем покупка электрического прибора.
Основной принцип солнечной сушилки сводится к тому, чтобы заставить внутри прибора циркулировать горячий воздух. Чем активнее он будет циркулировать и чем горячей будет, тем быстрее и лучше будут высыхать продукты. Воздух в самоделке нагревается за счет специальной панели, которая окрашивается в черный цвет термостойкой краской. Холодный воздух заходит через нижнюю часть, затем нагревается солнечным теплом, расширяется и выходит через верхнюю часть сушилки. Тут важно правильно рассчитать диаметр входящего и исходящего отверстия, чтобы получить нужную температуру и скорость движения воздуха.
В качестве материала автор решил использовать металл, так прибор будет долговечным. Но в крайнем случае его можно сделать и из дерева.
Материалы и инструменты для самоделки:
Список материалов:
— квадратные трубы;
— листовой металл;
— лист поликарбоната;
— две петли для дверки и запорный механизм;
— винты, саморезы и другое.
Список инструментов:
— сварка;
— болгарка;
— дрель;
— маркер и рулетка;
— ножницы по металлу;
— канцелярский нож;
— ножовка.
Процесс изготовления солнечной сушилки:
Шаг первый. Изготавливаем раму
Начинается все с изготовления рамы. В качестве материала автор использовал квадратные трубы. Все собирается с помощью болгарки и сварки. Что касается размеров, то их можно выбирать любые, в зависимости от потребностей и наличия материалов. Автор ориентировался здесь по размерам листа поликарбоната.
Какой формы должна быть сушилка, можно увидеть на фото, но можно придумать и свою.
Шаг второй. Изготовление двери
Дверь автор делает металлическую, тут будет нужен листовой металл и квадратные трубы. Сперва нужно отрезать четыре куска квадратной трубы и сварить из нее прямоугольник, который по форме должен подходить под раму сушилки. Дверь должна плотно прилегать к раме, так как в случае образования зазоров эффективность прибора снижается.
Ну а в итоге рама обшивается листом металла. Тут можно использовать саморезы, винты с гайками и так далее. Еще стальной лист можно приварить. Устанавливается дверь после обшивки.
Теперь нужно установить в сушилку такую вещь как абсорбер. Для его изготовления понадобится лист металла. Этот лист устанавливается на самое дно сушилки, чтобы нагревать там холодный воздух. Лист нужно покрасить в черный цвет, используя термостойкую краску.
Что касается толщины металла, то чем тоньше он будет, тем быстрее начнет работать сушилка при попадании солнечных лучшей. В качестве материала лучше использовать медь или алюминий, так как они отлично проводят тепло, но подойдет и сталь.
После установки абсорбера можно собирать наружную обшивку. Ее можно крепить с помощью саморезов или используя сварку. Важным элементом сушилки является крыша, она должна быть прозрачной, так как именно через нее будут проходить теплые солнечные лучи. Крышу можно сделать из стекла, поликарбоната и других материалов.
Чтобы в сушилку не залетали мухи и прочая живность, автор крепит на вентиляционные окна маскитную сетку.
Сперва из бруса нужно будет изготовить рамки. Ну а потом эти рамки просто обшиваются сеткой. Чтобы лотки было удобно устанавливать и вынимать, по бокам в них не до конца заворачиваются саморезы, на них и держится лоток.
Шаг пятый. Тестируем сушилку
Прежде всего, сушилку нужно правильно установить. Это должно быть такое место, чтобы здесь в течение дня было максимальное количество солнца. Солнечные лучи будут заходить через крышку, так что прибор ориентируется соответствующим образом.
Далее солнечная сушилка должна будет еще постоять на солнце в течение как минимум двух дней. Это делается для того, чтобы с нее вышли все неприятные запахи и вредные вещества.
В первое время в сушилку нужно поставить два лотка с продуктами, если она с этой задачей справится успешной, то потом количество лотков можно увеличить до трех и четырех. Погода должна быть солнечной и желательно без ветра. Продукты должны быть нарезаны как можно тоньше, так они просохнут быстрее и лучше.
В сушилку нужно будет поставить термометр, чтобы наблюдать за температурой. Для нормальной сушки она должна находиться в районе 50-55 о С. Если температура ниже, то ее можно повысить, прикрыв нижнее входное отверстие с помощью тряпки. Так воздух будет циркулировать медленнее, но будет сильнее прогреваться.
Вот и все, сушилка готова. В ней успешно можно сушить листья, мясо, фрукты, овощи, рыбу, корни и многое другое.
Источник