A combined infrared/heat pump drying technology applied to a rotary dryer

Abstract

Infrapunakuivaus on yrttien ja vihannesten kuivaukseen soveltuva menetelmä, jonka käyttö vaatii laitteiston, jossa kuivattava materiaali liikkuu niin, että kuivuminen tapahtuu tasaisesti. Kokeissa kuivattiin koivun, horsman ja voikukan lehtiä sekä porkkana- ja punajuurilastuja. Tutkimukseen rakennettiin ruostumattomasta materiaalista putkirunkoinen ja ulkopinnoiltaan lämpöeristetty kuivauslaitteisto. Kuivausrumpu on jaettu kahdeksaan segmenttiin, joissa on luukut täyttöä ja tyhjennystä varten. Rummun ulkopinta on teräsverkkoa. Laitteistossa on ilmankiertojärjestelmä, jossa kuivaa ja valitun lämpöistä ilmaa kierrätetään kuivattavan materiaalin läpi. Ilma kuivataan ja lämmitetään lämpöpumpun avulla ja puhalletaan uudelleen kuivattavan materiaalin läpi. Kuivumista nopeutetaan infrapunalamppujen avulla. Kuivausrummun pyörivä liike jaksottaa infrapunalamppujen säteilyn materiaaliin. Kerrallaan kuivattiin 30-40 kg. Kuivauslämpötilat olivat 40-50oC. Kuivurin sisälämpötila pysyi kuivauslämpötilan asetuksen mukaisena koko kuivauksen ajan. Kuivausrummun jälkeinen kuivausilman vesipitoisuus oli noin 12 % kuivauksen lopussa. Kuivauslämpötilan nostaminen nopeutti kuivumista. Yrttien lehdet kuivuivat 12 %:n vesipitoisuuteen 12 tunnissa. Hiivojen pitoisuus pieneni kuivattaessa 50 °C:ssa. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että rumpukuivauslaitteisto, jossa kuivaus tapahtuu yhdistetyllä infrapuna- ja lauhdekuivaustekniikalla sopii hyvin yrttien lehtien ja silputtujen juuresten kuivaukseen. Materiaali kuivui nopeasti ja lopputuote oli hyvälaatuista.

The short drying time and low product temperature makes it suitable for drying such heat-sensitive materials as herbs and vegetables. The purpose of this work was to develop a small-scale dryer for herbs and vegetables. A prototype rotary dryer combining infrared radiation with a so-called heat pump drying method was applied in drying experiments for several herbs and vegetables. The drying experiments were performed under actual crop production conditions. The drying curves for leaves of birch (Betula spp.), rosebay willowherb (Epilobium angustifolium) and dandelion (Taraxacum spp.) as well as slices of red beet (Beta vulgaris) and carrot (Daucus carota) are presented. During the drying operation, temperature and humidity of the drying air were recorded, as well as the energy consumed in drying. The quality parameters measured were water content, colour and rehydration ratio. In the present rotary dryer design, intermittent irradiation and mixing of the product enable to avoid overheating, which is particularly important for maintaining product quality. In this dryer design the drying drum slowly rotates and simultaneously mixes the product. The infrared heaters are attached to a panel, allowing the product to receive infrared radiation periodically.