Research on material- depending parameters of the dewatering process in order to intensify the drying of some food/feedstuffs  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
61480
Type K
Principal investigator Beke, János
Title in Hungarian A vízleadási folyamat anyagspecifikus paramétereinek kutatása egyes élelmiszer/takarmány alapanyagok mesterséges szárításának intenzifikálása céljából
Title in English Research on material- depending parameters of the dewatering process in order to intensify the drying of some food/feedstuffs
Keywords in Hungarian biológiaianyagok, vízleadási tulajdonság, mikrohullámú kezelés, terményszárítás
Keywords in English biological materials, dehydration properties, microwave treatment, crop drying
Discipline
Agricultural engineering (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Jármű- és Hőtechnika Tanszék (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Participants Bihercz, Gábor
Kurják, Zoltán
Starting date 2006-02-01
Closing date 2010-01-31
Funding (in million HUF) 7.528
FTE (full time equivalent) 1.54
state closed project
Summary in Hungarian
Az élelmiszer, illetve takarmány alapanyagok további feldolgozásakor a szükséges nedvességtartalom megkívánt értékre való beállításához eddig alkalmazott vízelvonási technológiák közös jellemzője az alacsony intenzitás. A termékkezelési műveletek intenzifikálásához ugyanis egyértelműen tisztázni kell a kezelendő anyag jellemző tulajdonságai által meghatározott folyamatparamétereket.
A szokásos konvektív vízelvonási eljárások hátrányainak részleges kiküszöbölésére a mikrohullámú szárítás elvi lehetőségeket kínál, de ezek a lehetséges előnyök is csak abban az esetben realizálhatók, ha anyag-centrikus vízelvonási folyamatot valósítunk meg. A terménykezelési folyamatban a kezelt anyag viselkedése részben morfológiai, részben technológiai okokra vezethetők vissza, de ezek teljes körű feltárása további jelentős kutatási tevékenységet igényel. A jelen pályázat keretében tervezet kutatómunka e kérdések tisztázásához, illetve a mezőgazdasági anyagtudomány fejlesztéséhez kíván hozzájárulni.
A laboratóriumi kísérletekre és számítógépes folyamatelemzésre alapozott kutatómunka várhatóan a következő főbb eredményeket szolgáltatja:
• Azon legfontosabb anyag-centrikus technológiajellemzők meghatározása, amelyek az élelmiszer/takarmány alapanyagok vízelvonási folyamatában az energia- és anyagtranszport leírásának vezérlő paraméterei lehetnek.
• Olyan számítógépes modell, amellyel prognosztizálhatóvá válik az egyes alapanyagok viselkedése a vízelvonás során.
• A mezőgazdasági anyagismereti adatbázis termikus és hidraulikai fejezeteinek kiegészítése, egységes anyagtudományi szempontok szerint.
Summary
The common properties of dewatering processes, applied for installing the appropriate moisture content of food and feedstuffs to be processed, is the low intensity. In order to intensify the material treatment process at first the technological parameters which are determined by the typical features of treated materials must be purified.
For a partial elimination of the handicaps in convective dehydration processes the microwave drying seems appropriate tool, but to get these theoretical advantages a material-centered dewatering process should be established. The material behavior in the drying process partly depends on the applied technological parameters and partly depends on its morphology, but to determine these complicated relationships an extensive research activity is needed. The planned research work within the current tender tends to add some details for clarifying the above problems and for developing the agricultural material science.
The likely results of the research work, based on laboratory experiments and computer simulations are as follows:
• Determination of the most important material-centered technological parameters that could serve the driving parameters of dewatering process of some food/feedstuffs.
• Computerized model which could prognosticate the behavior of some food/feedstuffs during the dewatering process.
• Supplementing the thermal and hydraulic chapters of the agricultural material data base by uniform approach.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A száradó anyagban létrejövő nedvességmozgást a termény morfológiája determinálja. A vízleadás intenzitását konvekciós körülmények között a felületi anyagátadási tényező, a nagyfrekvenciás térben pedig a belső diffúziós koefficiens határozza meg. A száradó anyagban a hőmérséklet eloszlása elsősorban az energiaközlés módjának függvénye. Konvektív szárítás esetén a jellemző belső hőmérsékletmező a nedvességeloszlással fordított arányban áll. A nagyfrekvenciás térben megvalósított szárításkor az anyagban kialakuló hőmérséklet-eloszlás a mikrohullámú energia penetrációjának függvénye és egyenesen arányos a nedvességeloszlással. Az azonos vízleadási intenzitásnál a mikrohullámú térben száradó anyagban az átlaghőmérséklet alacsonyabb és a hőmérséklet-eloszlás pedig egyenletesebb, mint konvektív energiaközlés esetén. A szárítási folyamat energiaigénye a csökkenő száradási sebesség szakaszában az anyag-nedvességtartalom csökkenésével a mikrohullámú szárításkor exponenciális, a konvektív szárításkor pedig progresszív függvény szerint növekszik. A mezőgazdasági eredetű termékekre vonatkoztatható anyagtörvények jelenlegi kutatottsági szintjén a terményszárítás folyamatának szimulációjára a félempirikus modellek alkalmasabbak. A vékony-rétegű konvektív szárítás impulzus-, energia- és anyagtranszportja legpontosabban mérlegegyenletekkel írható le. A vastagrétegű konvektív halmazszárítás jól modellezhető a nyomástényezővel módosított Hukill-módszerrel.
Results in English
Under convective conditions the intensity of the moisture transport into the ambient is the function of the surface mass transmission coefficient, while in the microwave field the absorption coefficient has the main influence on the component transport. The inner temperature zone depends on the energy transmission method. In the case of convective dehydration the typical inner heat map of drying substance is in concurrent proportion to the moisture distribution. Under microwave condition the inner temperature distribution is the function of the energy penetration and shows a direct proportion to the inner moisture map. On the basis of equal water get-off intensity the average temperature of material drying in microwave field is significantly lower and the inner temperature distribution is more moderate than that of convection. In the decreasing drying rate period the energy consumption significantly increases, but this trend in microwave field is purely exponential, while in convective conditions this exponential character is much more powerful. Considering the drying conditions of agricultural products, the application of semi-empirical models seems more adequate than complicated theoretical ones. On the basis of the conditions of the energy supply defined by the analysis of the dehydration process and the physical properties of the dried material, a modified Hukill model can precisely describe all the important convective drying features of the extended layer depth within an appropriate range.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=61480
Decision
Yes





 

List of publications

  
BIHERCZ Gábor – BEKE János: Módosított eljárás nedvességviszony-görbék szerkesztéséhez szemes termények konvektív szárításakor, MTA AMB Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás Gödöllő, Vol.2. 272-276. p., 2006
BIHERCZ, G. – BEKE, J.: Semi-empirical Model of Convective Drying with Wide Range Layer Depth Validity., Drying Technology, 24: 1165 - 1172. p., 2006
BIHERCZ, Gábor – BEKE, János – KURJÁK Zoltán: A new approach for simulation of drying process of corn kernels and corncob in extended bed height, 15th International Drying Symposium. Bp., Hungary. Proceedings Vol. C. 1381-1387. p., 2006
BIHERCZ Gábor – BEKE János: Egyesített vékony és vastagrétegű modell szemes termények konvektív szárításához, MTA AMB Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás Gödöllő, Vol.1. 86-90. p., 2006
Bihercz Gábor: MEZŐGAZDASÁGI ANYAGOK SZÁRÍTÁSI FOLYAMATÁNAK ELEMZÉSE VÁLTOZÓ RÉTEGVASTAGSÁG ESETÉN, Doktori (Ph.D.) értekezés Műszaki Tudományi Doktori Iskola, SZIE, Gödöllő, 121 p, 2006
Beke, J. – Bihercz, G. – Kurják, Z.: Simulation Model for Comparison of the Convective and the Microwave Drying in Point of Energy Consumption, Proceedings of The 5th Asia-Pacific Drying Conference. Hong Kong HKUTS, China, 2007
Beke, J. – Ludányi, L.: Microwave Drying of Biological Materials as Metrological Problem, Proceedings of The 5th Asia-Pacific Drying Conference. Hong Kong HKUTS, China, 2007
Kurják Z., Beke J.: Eltérő fizikai tulajdonságú zöldségfélék száradási jellemzőinek vizsgálata mikrohullámú és konvektív hőközléssel, Lippay János - Ormos Imre - Vas Károly Tudományos Ülésszak Kiadványa, pp.130-131, Budapest, 2007. (ISBN 978-963-06-3350-5), 2007
Kurják, Z., Beke, J., Bihercz, G.: Szimulációs modell a konvektív és mikrohullámú szárítás összehasonlítására az enegiafelhasználás alapján, 6. Magyar Szárítási Szimpózium Kiadványa, pp. 50-51. Nyíregyháza, 2007. (ISBN 978-693-7336-79-9 (CD melléklet)), 2007
Kurják, Z., Beke, J., Bihercz, G.: Hibrid kukoricaszárítás technológia hőtechnikai elemzése, 6. Magyar Szárítási Szimpózium Kiadványa, pp. 24-25. Nyíregyháza, 2007. (ISBN 978-693-7336-79-9 (CD melléklet)), 2007
Beke J.: Limits and Possibilities for Intensification of Grain Drying Technologies, Mechanical Engineering Letters. Vol. 3. 40-53. p. ISSN 2060-3789, ISSN 2060-3797, 2009
Beke J.: A hibridkukorica szárításának elemzése, Agro Napló XII. évf. 4. p. 26-28., 2008
Beke J., Kurják Z.: Improvement of Maize Seed Drying Process by Using Semi-empirical Model and Special Thermal Analysis, Mechanical Engineering Letters, I. évf. 1. ISSN 2060-3789, ISSN 2060-3797, 2008
Beke,J.- Bihercz, G.- Kurják, Z: Simulation of drying process of corn kernels during microwave and convective treatment, Asia Pacific Journal of Chemical Engineering. 2007. 2. 75-82. p., 2007
Beke,J.- Kurják, Z: Reducing the Energy Consumption of Seed-corncob Drying by Means of a Thermal Analysis Method., Journal of Turkich Agricultural Engineering Association. 2008.3.135-142. p, 2008
Beke,J.- Kurják, Z: Development of Seed-corncob Drying Technology by Using Special Thermal Analysi Method., 16th International Drying Symposium. Hyderabad., India. Proceedings Vol. C. 1381-1387. p, 2008
Beke,J.- Kurják, Z: Reducing the Energy Consumption of Seed-corncob Drying by Means of a Thermal Analysis Method, Proceedings of 9th Internatinal Congress on Mechanization and Energy in Agriculture. Antalya, Turkey. 9-12 October 2008., 2008
Kurják, Z.- Barhács, A. – Beke. J.: Comparative Tests For Energetic Analysis of Apple, Potato and Onion Drying in a Microwave Field, IDS2010. Magdeburg, Germany. Elfogadott konferencia-előadás, 2010
Beke, J. – Szabó, I. – Fenyvesi, L.: A biológiai környezet és a mezőgazdasági gépészet jellemző kölcsönhatásai., Gép. Vol. 3. 31-37. p., 2009
Beke, J.- Kurják, Z: Possibilities for an Economically More Effective and Accelerated Drying Process of Tubers and Greens By Using Combined Energy Sources, Drying Technology. Vol. 25. Accepted for publishing, 2010
Beke, J.: Energetic Analysis of Tubers Drying, Hungarian Agricultural Engineering. Vol. 23. 51-55. p., 2009
Beke, J.-Kurják, Z.: Energy optimizing Process Analysis for Technological Development of Greens and Vegatable Drying, Proceedings of XII. Polish Drying Symposium. 312-316.p., 2009



Back »