FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial ... · O direcţie importantă abordată...

Investeşte în oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN

Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013

Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere”

Domeniul major de intervenţie 1.5 „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării”

Titlul proiectului: „Investiţie în dezvoltare durabilă prin burse doctorale (INED)”

Numărul de identificare al contractului: POSDRU/88/1.5/S/59321

Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov

Universitatea Transilvania din Brasov

Scoala Doctorala Interdisciplinara

Centrul de cercetare: Eco-biotehnologii şi Echipamente în

Agricultură şi Alimentaţie

Ing. Andreea Lavinia R.I. MARIN

Cercetări privind optimizarea energetică a procesului de conservare

prin uscare a legumelor şi fructelor

Research regarding energy optimization of the preservation process

by drying of vegetables and fruits

Conducător de doctorat

Prof.dr.ing. Gheorghe BRĂTUCU

BRASOV, 2012

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETARII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525

RECTORAT

D-lui (D-nei) ..............................................................................................................

COMPONENŢA

Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov

Nr. 5335 din 27.07.2012

PREŞEDINTE: Prof.univ.dr.ing. CSATLOS Carol

DECAN – Facultatea de Alimentaţie şi Turism

Universitatea „Transilvania” din Braşov

CONDUCĂTOR DE

DOCTORAT:

Prof.univ.dr.ing. BRĂTUCU Gheorghe


REFERENŢI: Prof.univ.dr.ing. MITROI Adrian

Universitatea de Ştiinţe Agronomice şi Medicină

Veterinară Bucureşti

Prof.univ.dr.ing. VOICU Gheorghe

Universitatea „Politehnica” Bucureşti

Conf.univ. dr.ing. GACEU Liviu


Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 05.12.2012, ora

11:00, sala RP6 de la Facultatea de Alimentaţie şi Turism

Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să

le transmiteţi în timp util, pe adresa [email protected]

Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de

doctorat.

Vă mulţumim.

Cercetări privind optimizarea energetică a procesului de conservare prin uscare a legumelor şi fructelor

Autor: ing. Marin Andreea Lavinia Conducător de doctorat: Prof.univ.dr.ing. Brătucu Gheorghe

1

CUPRINS

Pg.

rezumat

Pg.

teză

1. Rolul şi importanţa conservării prin uscare a legumelor şi fructelor 5 9

1.1. Rolul şi importanţa legumelor şi fructelor în alimentaţie 5 9

1.2. Evoluţia producţiei şi consumului de fructe şi legume în România 9 29

1.3. Importanţa conservării prin uscare a legumelor şi fructelor 10 33

2. Stadiul actual al cunoştinţelor şi realizărilor în domeniul tehologiilor şi

utilajelor pentru uscarea legumelor şi fructelor

13 45

2.1. Bazele teoretice ale procesului de uscare a legumelor şi fructelor 13 45

2.2. Stadiul actual în domeniul tehnologiilor pentru uscarea legumelor şi fructelor 13 56

2.3. Stadiul actual în domeniul construcţiei de echipamente pentru uscarea

legumelor şi fructelor

15 66

3. Necesitatea şi obiectivele lucrării 21 89

3.1. Necesitatea lucrării 21 89

3.2. Obiectivele lucrării 22 90

3.3. Metodica generală de cercetare în lucrare 22 90

4. Contribuţii teoretice la optimizarea energetică a procesului de conservare

prin uscare a legumelor şi fructelor

25 93

4.1. Aspecte generale 25 93

4.2. Optimizarea energetică prin stabilirea modelului matematic al transferului de

căldură la uscarea legumelor şi fructelor

26 94

4.3. Particularităţile uscării convective a legumelor şi fructelor 33 101

4.4. Optimizarea energetică a procesului de uscare convectivă prin întocmirea

bilanţului de masă al incintei de uscare

35 115

4.5. Optimizarea energetică a mini-uscătorului de laborator prin utilizarea la

capacitatea nominală de încărcare

36 117

4.6. Optimizarea energetică a camerelor de uscare prin stabilirea design-ului

corespunzător

39 120

5. Cercetări experimentale privind optimizarea consumurilor energetice la

uscarea legumelor şi fructelor

45 137

5.1. Obiectivele cercetării experimentale 45 137

5.2. Obiectele cercetării experimentale 45 137

5.3. Metodica cercetării experimentale 47 139

5.4. Aparatura folosită la cercetarea experimentală 49 141

5.5. Desfăşurarea cercetării experimentale 52 147

5.6. Interpretarea rezultatelor cercetării experimetale 65 203

5.7. Compararea rezultatelor cercetărilor experimentale cu mini-uscătorul de

laborator şi cu standul

68 214

6. Concluzii finale 71 219

6.1. Concluzii generale 71 219

6.2. Concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale 72 225

6.3. Contribuţii personale 75 229

6.4. Direcţii viitoare de cercetare 76 230

BIBLIOGRAFIE 77 231

ANEXE 79 238



2

CONTENT

Pg.

Abstract

Pg.

Thesis

1. Role and importance of vegetables and fruits preserved by drying 5 9

1.1. Role and importance of vegetables and fruits in alimentation 5 9

1.2. Evolution of production and consumption of fruits and vegetables in

Romania

9 29

1.3. Importance of fruits and vegetables preserved by drying 10 33

2. Current state of knowledge and achievements in the field of technolgy

and equipment for drying vegetables and fruits

13 45

2.1. Theoretical basis of drying fruits and vegetables 13 45

2.2. Current state in the field of technology for drying vegetables and fruits 13 56

2.3. Current state in the field of equipment construction for drying vegetables

and fruits

15 66

3. Ph.D. Thesis necessity and objectives 21 89

3.1. Ph.D. Thesis necessity 21 89

3.2. Ph.D. Thesis objectives 22 90

3.3. Ph.D. Thesis general research methodic 22 90

4. Theoretical contributions to energy optimization of preservation process

by drying of vegetables and fruits

25 93

4.1. General aspects 25 93

4.2. Energy optimization by establishing mathematical model of heat trasfer for

drying fruits and vegetables

26 94

4.3. Particularities of convective drying of fruits and vegetables 33 101

4.4. Energy optimization of convective drying process by establishing the mass

balance of drying chamber

35 115

4.5. Energy optimization of mini-laboratory dryer by using it at nominal loading 36 117

4.6. Energy optimization of drying chambers by establishing the correct design 39 120

5. Experimental reserch regarding energy consumption optimization for

drying fruits and vegetables

45 137

5.1. Experimental research objectives 45 137

5.2. Experimental research objects 45 137

5.3. Experimental research methodic 47 139

5.4. Equipment used in experimental research 49 141

5.5. Experimental research development 52 147

5.6. Statistical interpretation of experimental research data 65 203

5.7. Comparison between experimental research results obtained with the mini-

laboratory dryer and with the experimental stand

68 214

6. Final conclusions 71 219

6.1. General conclusions 71 219

6.2. Conclusions regarding theoretical and experimental research 72 225

6.3. Personal contributions 75 229

6.4. Future research 76 230

REFERENCES 77 231

ANNEXES 79 238



3

PREFAŢĂ

Legumele şi fructele au reprezentat în toată istoria umanităţii elemente de bază în alimentaţie, datorită

conţinutului în proteine, lipide şi glucide, în minerale precum potasiul, sodiul sau magneziul etc.,

consumul acestora pe toată durata anului fiind benefic pentru sănătate. Condiţiile pedoclimatice şi de

relief din România au făcut ca pe acest teritoriu să se cultive o gamă largă de legume şi fructe de mare

importanţă , grupate în mai mult de 15 familii botanice. Dar aceste produse au caracter sezonier,

perioadele de recoltare sunt relativ scurte, iar la cele mai multe dintre ele perisabilitatea este foarte mare

sau medie, ceea ce face ca utilizarea lor în stare proaspătă să fie posibilă numai în urma unor depozitări

pretenţioase, care le măresc considerabil costurile.

O bună tradiţie s-a format la români referitoare la conservarea prin uscare a unor legume şi fructe

importante, precum prunele, merele, păstăile de fasole, ciupercile, morcovii etc. În gospodăriile tărăneşti

uscarea se făcea natural, folosind căldura solară, astfel încât costurile conservării erau destul de reduse.

Trecerea la eliminarea surplusului de apă din legume şi fructe prin deshidratare controlată, în

echipamente tehnice de mare capacitate, s-a dovedit benefică pentru posibilitatea de păstrare şi utilizare

a produselor astfel conservate pe perioade îndelungate, în special iarna şi primăvara, când produsele

proaspete sunt mai rare şi mai scumpe şi când organismul uman are nevoie mai mare de conţinuturile

lor. Dar deshidratarea forţată este un proces energointensiv, ceea ce a făcut ca în multe tări, inclusiv în

România, acest procedeu să se utilizeze tot mai puţin, fiind chiar pe punctul de dispariţie. Faţă de

această situaţie, cercetătorii din ţările avansate au găsit soluţii noi de echipamente tehnice pentru uscarea

legumelor şi fructelor, cu randamente superioare şi cu asigurarea la produsele finite a unor proprietăţi

alimentare şi senzoriale tot mai înalte.

O direcţie importantă abordată în cercetările privind conservarea prin uscare a legumelor şi fructelor

se referă la utilizarea în acest proces a energiei solare sau a celei obţiută din surse regenerabile. Se poate

dovedi că prin utilizarea unor echipamente relativ simple se poate conduce procesul de uscare astfel

încât produsele finale să fie de cea mai bună calitate, iar costurile conservării să fie cât mai reduse.

În acest cadru se înscriu şi cercetările efectuate în această teză de doctorat, în care, pornind de la

analiza stadiului actual al cunoştinţelor şi realizărilor tehnice din domeniul conservării prin uscare a

legumelor şi fructelor s-au analizat mai multe variante de optimizare a consumurilor energetice, pe baza

cărora să se obţină produse finite de calitate superioară. S-a insistat şi pe aspectul utilizării energiei

solare, realizându-se în acest scop un echipament complex, care permite influenţa unui număr important

de factori asupra procesului de uscare a legumelor şi fructelor.

Lucrarea de doctorat este redactată pe 250 pagini, fiind structurată pe 6 capitole şi ilustrată prin

intermediul a 207 figuri şi grafice, 103 tabele, 156 relaţii de calcul, 18 anexe şi o listă bibliografică cu

143 titluri.

În capitolul 1, intitulat „Rolul şi importanţa conservării prin uscare a legumelor şi fructelor” se fac

precizări asupra importanţei legumelor şi fructelor în alimentaţia umană, se evidenţiază faptul că pe

teritoriul României se cultivă o gamă largă de asemenea produse, incluse în mai mult de 15 familii

botanice şi se prezintă caracteristicile fizice şi chimice ale acestora, insistându-se asupra tomatelor,

merelor şi morcovilor, pe care s-au făcut şi cercetările experimentale. Pentru un număr important de

legume şi fructe se fac precizări referitoare la masa volumetrică, căldura specifică, conţinutul în apă,

conţinutul în vitamine, elemente necesare la aprecierea calitativă a conservării acestora prin uscare.

După prezentarea situaţiei actuale a producţiei şi exportului de legume şi fructe proaspete, se atrage

atenţia asupra faptului că preocupările pentru conservarea prin uscare a acestora s-au diminuat constant

în România, balanţa import/export fiind net favorabilă importurilor, cu consecinţe negative asupra

veniturilor fermierilor.

Capitolul 2, intitulat „Stadiul actual al cunoştinţelor şi realizărilor în domeniul tehnologiilor şi

utilajelor pentru conservarea prin uscare a legumelor şi fructelor” include mai multe părţi importante.

În primul subcapitol se abordează bazele teoretice ale procesului de uscare şi anume: clasificarea

materialelor umede, forme ale legării umidităţii, umiditatea de echilibru, activitatea apei şi izotermele de



4

sorbţiune ale acesteia, mecanismului trasferului de umiditate în interiorul şi la suprafţa corpurilor,

desfăşurarea procesului de uscare şi curbele caracteristice ale acesteia etc. În continuare se fac precizări

asupra stadiului actual în domeniul tehnologiilor pentru uscarea legumelor şi fructelor în regim de şarjă,

semicontinue sau continue (în uscătoare tip tunel), inclusiv prin utilizarea energiei solare. În încheierea

capitolului se prezintă o serie de echipamente utilizate la uscarea legumelor şi fructelor, realizate pe plan

mondial şi în România care utilizează energia electrică sau pe cea solară.

În capitolul 3, intitulat „Necesitatea şi obiectivele lucrării” se realizează o scurtă sinteză a aspectelor

prezentate în capitolele anterioare, din care rezultă că tema tezei de doctorat este de mare actualitate şi

că în România sunt necesare şi utile asemenea studii şi cercetări. Se precizează faptul că obiectivul

principal al lucrării de doctorat se referă la optimizarea energetică a procesului de conservare prin uscare

a legumelor şi fructelor, pentru atingerea căruia se consideră necesar să se parcurgă şi să se rezolve opt

obiective subsidiare. Tot în cadrul acestui capitol se prezintă grafic o metodică generală de cercetare, pe

baza căreia să se îndeplinească obiectivul principal al lucrării.

În capitolul 4, intitulat „Contribuţii teoretice la optimizarea energetică a procesului de conservare

prin uscare a legumelor şi fructelor” se abordează la început modelarea matematică a transferului de

căldură prin conducţie, convecţie şi radiaţie, după care se prezintă problemele de bază ale uscării

convective, dezvoltându-se un calcul termic complex al acesteia, cinetica procesului uscării convective

şi influenţa regimului termic asupra acestuia, precum şi un model matematic de calcul energetic al mini-

uscătorului de laborator. În încheierea capitolului se face o simulare a distribuţiei agentului termic în

incinta de uscare cu software-ul SolidWorks în vederea optimizării design-ului camerei de uscare, astfel

încât să se obţină şi o optimizare energetică a acestui proces.

Capitolul 5, intitulat „Cercetări experimentale privind optimizarea consumurilor energetice la

uscarea legumelor şi fructelor” este cel mai dezvoltat din întrega lucrare şi respectă în totalitate

algoritmul de lucru al cercetărilor experimentale prin care se defineşte obiectivul principal (cercetarea

experimentală a posibilităţilor de optimizare a procesului de uscare a legumelor şi fructelor sub aspectul

duratei de uscare a aceloraşi produse în condiţii tehnologice de uscare diferite) şi obiectivele subsidiare,

obiectele cercetării experimentale (roşii, morcovi şi mere), metodica generală a cercetării experimetale,

aparatura folosită la cercetarea experimentală, desfăşurarea cecetării experimentale (acţiuni preliminare,

desfăşurarea cercetărilor experimentale pe un echipament care consumă energie electrică şi desfăşurarea

cercetărilor experimentale pe un echipament conceput şi realizat care foloseşte energie solară), analiza şi

compararea calitativă a rezultatelor cercetărilor experimentale din punctul de vedere al formei curbei de

uscare şi a ecuaţiilor de regresie ale masei probelor supuse procesului de uscare în condiţii tehnologice

diferite.

În capitolul 6, intitulat „Concluzii finale” se face o sinteză a concluziilor cu care se încheie fiecare

capitol din lucrare, grupate în concluzii generale şi concluzii privind cercetările teoretice şi

experimentale. Se evidenţiază contribuţiile personale ale autoarei şi se fac propuneri privind direcţiile de

continuare în viitor a cercetărilor la această temă.

*

Lucrarea de doctorat a fost realizată sub îndrumarea ştiinţifică a domnului prof.univ.dr.ing. Gheorghe

BRĂTUCU, căruia îi adresez mulţumiri pentru sprijinul, încredErea şi înalta competenţă cu care m-a

îndrumat pe tot parcursul elaborării acestei teze de doctorat.

Adresez, de asemenea, mulţumiri cadrelor didactice, doctoranzilor şi, în special, domnului dr.ing.

Ionuţ Căpăţână din cadrul Facultăţii de Alimentaţie şi Turism de la Universitatea Transilvania din

Braşov, care pe toată perioada elaborării tezei de doctorat, în activitatea de pregătire şi susţinere a

examenelor şi referatelor la doctorat, au fost alături de mine.

Nu în ultimul rând, mulţumesc familiei mele pentru sprijinul moral şi afectiv, pentru grija şi

înţelegerea de care au dat dovadă pe tot parcursul elaborării acestei teze de doctorat.

Braşov, noiembrie 2012 Andreea Lavinia MARIN



5

1. ROLUL ŞI IMPORTANŢA CONSERVĂRII PRIN USCARE A

LEGUMELOR ŞI FRUCTELOR

1.1. Rolul şi importanţa legumelor şi fructelor în alimentaţie

1.1.1. Aspecte generale

Fructele şi legumele sunt produse horticole folosite în alimentaţie. Delimitarea între fructe şi

legume se face după diferite criterii: tehnologie de cultură, grad de intensivitate a culturilor etc., dar

în mod convenţional, prin fructe se înţeleg produsele horticole folosite în consum în stare proaspătă,

ca desert, iar prin legume se înţeleg produsele horticole care se folosesc în stare crudă sau preparată,

ca alimente de bază. [91]

1.1.2. Principalele fructe şi legume cultivate sau consumate în România

Fructele şi legumele folosite în consum sunt organe ale plantelor din următoarele grupe: pomi,

arbuşti fructiferi, plante legumicole etc. Din punct de vedere botanic, acestea aparţin următoarelor

familii [18], [20], [93]:

Familia Rosaceae: mărul, părul, gutuiul, prunul, cireşul, vişinul, caisul, piersicul, zmeurul,

murul, căpşunul etc.;

Familia Vitaceae: viţa de vie;

Familia Saxifragaceae: agrişul, coacăzul;

Familia Rutaceae: portocalul, lămâiul;

Familia Betulaceae: alunul;

Familia Juglandaceae: nucul;

Familia Musaceae: bananierul;

Familia Leguminosae: mazărea, fasolea, lintea, soia, bobul etc.;

Familia Umbelliferae: morcovul, pătrunjelul, păstârnacul, ţelina, leuşteanul, mărarul, anisonul,

coriandrul, chimionul etc.;

Familia Cruciferae: varza albă, varza roşie, varza creaţă, varza de Bruxelles, conopida, gulia,

ridichea, muştarul, hreanul;

Familia Solanaceae: cartoful, tomatele, pătlăgelele vinete, ardeii;

Familia Compositae: salata, anghinarea, tarhonul etc.;

Familia Chenopodiaceae: spanacul, loboda, sfecla roşie;

Familia Cucurbitaceae: castraveţii, dovleceii, pepenii galbeni, pepenii verzi etc.;

Familia Liliaceae: ceapa, usturoiul, prazul.

De la aceste plante cele mai des utilizate organe sunt fructele, seminţele, frunzele, mugurii,

inflorescenţele, tulpinile, rădăcinile tuberizate etc. În cazul merelor, perelor, gutuilor, piersicilor,

prunelor, cireşelor, fragilor, zmeurei, căpşunelor, mazărei, tomatelor, ardeilor, vinetelor,

castraveţilor etc., organul folosit pentru consum este un fruct. După structura lor, fructele se împart

în categoriile care se prezintă în continuare [91].

Bacele sunt caracterizate ca fructe cărnoase, care conţin,de obicei, mai multe seminţe. Ele pot fi

grupate în: bace tipice (boabele de struguri, agrişele, afinele, tomatele) şi fructe baciforme (merele,

perele, castraveţii, pepenii, lămâile, portocalele, căpşunele, fragile etc.).

Drupele sunt fructe cu mezocarpul cărnos, care au în mijlocul lor un sâmbure ce reprezintă

endocarpul. În această grupă sunt incluse: prunele, vişinele, caisele, piersicile etc. Există şi drupe cu



6

mezocarpul lemnos, denumite pseudo-drupe sau drupe dehiscente, cum este cazul nucilor,

migdalelor etc.

Polidrupele sunt fructe multiple, alcătuite din mai multe drupe, cum ar fi fructele de zmeur ş i

mur.

Fructele compuse provin dintr-o singură inflorescenţă. Un exemplu este fructul de smochin,

numit siconă, alcătuit din mai multe fructe concrescute.

Păstaia este fructul uscat dehiscent al plantelor leguminoase, ca: mazărea, fasolea etc.

Frunzele se consumă la salată, spanac etc.

Mugurii, de exemplu la varză, reprezintă organul de consum folosit în alimentaţie.

Inflorescenţele reprezintă organul de consum în cazul conopidei.

Tulpinile: în unele cazuri acestea sunt subterane, metamorfozate, de exemplu la cartof

(tubercul), usturoi, ceapă (bulb), dar acestea pot fi şi tulpini aeriene tuberizate, ca în cazul guliei.

Alte rădăcini tuberizate sunt cele ale morcovului, pătrunjelului, ţelinei, sfeclei roşii etc.

Din punct de vedere al perisabilităţii, fructele şi legumele pot fi grupate în patru categorii [91],

[43]:

produse extrem de perisabile, cum ar fi: afinele, căpşunele, coacăzele, murele, zmeura, dudele,

smochinele proaspete, spanacul, măcrişul, cresonul, ţelina pentru peţiol;

produse foarte perisabile: caisele, cireşele, gutuile, merele timpurii, perele timpurii, piersicile,

prunele, strugurii cu pieliţa fină, ceapa verde, ciupercile, castraveţii Cornichon, dovleceii, fasolea

verde, mazărea verde boabe, morcovii cu frunze, pătrunjelul frunze, prazul timpuriu, ridichile de

lună, salata, sfecla roşie, sparanghelul, ţelina verde, usturoiul verde, varza timpurie;

produse perisabile: perele de vară, strugurii, măslinele, anghinarea, ardeii, bamele, bobul,

conopida, fasolea verde păstăi, morcovii, pepenele galben, tomatele, varza de toamnă, varza de

Bruxelles, vinetele, prazul;

produse relativ rezistente: merele de toamnă, perele de toamnă, castanele, cartofii, ceapa,

hreanul, păstârnacul rădăcini, sfecla roşie, usturoiul căpăţâni.

Cea mai folosită clasificare a legumelor şi fructelor este cea din punct de vedere pomicol şi

legumicol. Astfel, legumele se grupează în:

rădăcinoase (morcovii, pătrunjelul, pătârnacul, ţelina, ridichile etc.), a căror parte comestibilă

o reprezintă rădăcina:

frunzoase (salata, spanacul, frunzele de ţelină, pătrunjelul, mărarul etc.), de la care se consumă

frunzele;

solano-fructoase (tomatele, ardeii, pătăgelele vinete) cuprind plantele din familia Solanaceae,

de la care se consumă fructele;

păstăioase (fasolea, mazărea, bobul) grupează plantele din familia Leguminaceae, de la care

se consumă păstăile sau seminţele;

vărzoase (varza albă, varza roşie, conopida, gulia etc.), de la care se consumă tulpinile aeriene

metamorfozate, mugurii sau inflorescenţele;

bostănoase (dovleceii, castraveţii etc.), de la care se consumă fructele numite peponide. Tot în

această grupă pot fi incluşi şi pepenii, dar, pentru că aceştia se consumă şi ca desert, se pot încadra

şi în grupa fructelor;

tuberculifere (cartoful, batatul), de la care se consumă tulpinile subterane metamorfozate,

numite tuberculi;

bulboase (ceapa, prazul, usturoiul), de la care se consumă tulpinile subterane, bulbii.

Din punct de vedere pomicol, fructele se grupează în:

seminţoase (merele, perele, gutuile etc.) sunt fructe false, care se formează prin dezvoltarea

receptaculului floral şi care conţin în interiorul lor mai multe seminţe;



7

sâmburoase (prunele, caisele, piersicile, cireşele, vişinile etc.) sunt fructe cu mezocarpul

cărnos şi un singur sâmbure;

bacifere (agrişele, afinele, strugurii, căpşunele, zmeura etc.) sunt fructe cu mezocarpul

suculent şi cu mai multe seminţe;

nucifere (nuci, alune, migdale, castane) – fructe a căror parte comestibilă o reprezintă miezul

(sămânţa);

fructe subtropicale (lămâile, portocalele, mandarinele, smochinele etc.) sunt fructe compuse,

care provin din zonele subtropicale. Dintre acestea, portocalele, lămâile şi altele sunt cunoscute sub

denumirea de fructe citrice;

fructe tropicale (bananele, curmalele, ananasul, avocado etc.),grupează fructele provenite de

la unele plante horticole din zonele tropicale. Acestea, împreună cu fructele subtropicale se cunosc

şi sub denumirea de fructe exotice.

Dintre legumele cultivate în România se re marcă:

1.1.2.1. Legume din familia Solanacee, de la care se consumă fructele

Tomatele (fig. 1.1)

Tomatele se situează în rândul legumelor deosebit de

valoroase din punct de vedere alimentar. Acestea se consumă în

cele mai variate regiuni ale globului, în stare proaspătă, prelucrată

sau conservată. Au conţinut ridicat de vitamine, zaharuri,

substanţe minerale, aminoacizi şi acizi organici, precum şi un

important rol de catalizator în metabolismul organismului uman

[19], [114].

Standardul de comercializare al UE subdivizează tomatele în patru tipuri principale, în funcţie

de culoare, formă, masă şi dimensiuni:

tomate rotunde (round tomatoes): acestea sunt utilizate cel mai des, sunt rotunde, netede, în

general de culoare roşie destinate pentru a fi consumate în stare proaspătă;

tomate cu dungi (ribbed tomatoes, beef tomatoes): acestea sunt mai mari decât tomatele

sferice şi din cauza formei lor sunt câteodată numite tomate canelate;

tomate „cireşe”, inclusiv tomatele cocktail (cherry tomatoes, cocktail tomatoes): numele

indică asemănarea tomatelor la formă şi dimensiuni cu cireşele. La fel sunt disponibile tomate mici

în formă de prună sau struguri;

tomate „prelungi” sau „alungite” (oblong tomatoes, elongated tomatoes, plum tomatoes):

acesta este un soi cu pulpa consistentă, cu puţine seminţe, utilizat atât pentru consum în stare

proaspătă, cât şi pentru prelucrare.

1.1.2.4. Legume de la care se consumă rădăcinile tuberizate

Morcovul (fig. 1.9)

Morcovul (Daucus carota L.) este o plantă erbacee, care îşi

desfăşoară ciclul de viaţă în doi ani. În primul an formează o

rădăcină pivotantă şi o rozetă de frunze, iar în al doilea an

formează tulpini florifere [19], [114].

Este o plantă puţin pretenţioasă faţă de temperatură, deoarece

este specifică pentru climat temperat.

Fig.1.1. Tomate

(http://yaymicro.com)

Fig.1.9. Morcovul


http://yaymicro.com/




8

Temperatura minimă la care germinează seminţele este de 3...40C, iar cea optimă 20...25

0C.

Temperatura optimă de creştere a rădăcinilor comestibile este de 18...200C. Plantele tinere rezistă la

temperaturi de la –30...–5

0C. Rădăcinile tuberizate rezistă până la –2

0C.

Morcovul are cerinţe mari pentru apă, mai ales în timpul germinării seminţelor şi în primele

săptămâni după răsărirea plantelor, când se formează rădăcinile şi masa foliară. Morcovul are

cerinţe mari de lumină în toate fazele de creştere.

Soiurile de morcovi se grupează după timpurietate sau lungimea perioadei de vegetaţie astfel:

soiuri foarte timpurii (până la 80 zile), timpurii (80…110 zile), semitimpurii (110…130 zile),

semitârzii (130…150 zile) şi soiuri târzii (peste 150 zile).

Principalele soiuri de morcov sunt:

Nantes 2 este un soi de morcov semitimpuriu, cu rădăcini cilindrice, având lungimea de

16…18 cm (figura 1.10, a);

Nantes 6 Fancy este un soi de morcov semitimpuriu de vigoare mare (figura 1.10, b);

Flakker este un soi de morcov tardiv (figura 1.10, c);

Royal Chantenay 2 este un soi de morcov cu foliaj bun (figura 1.10, d);

Scarla este un soi de morcov cu maturitate timpurie, de formă cilindrică şi potenţial ridicat

de producţie (figura 1.10, e).

a b c d e

Fig.1.10. Soiuri de morcov (http://yaymicro.com)

1.1.2.7. Principalele fructe cutivate în România

Cele mai importante fructe cultivate şi conservate în România sunt: prunele, merele, strugurii,

gutuile, piersicile, caisele.

Datorită condiţiilor deosebit de favorabile din România de creştere a fructelor, unele soiuri de

mere şi prune sunt recunoscute prin valoarea şi calitatea lor deosebită, de consumatori atât din ţară,

cât şi de peste hotare (mere cum ar fi: Jonathan, Golden delicious, Red delicious; şi prune: de

Bistriţa, Tuleu gras etc.). Condiţiile de sol şi climă sunt favorabile de exemplu în judeţele: Argeş,

Vâlcea, Dâmboviţa, Prahova, Olt, Bistriţa - Năsăud etc. În România consumul de fructe este

acoperit în prezent în proporţie de circa 60 % cu produse în stare proaspătă, iar restul de circa 40 %

se completează cu fructe în stare conservată (compoturi, dulceţuri, marmelade , fructe uscate).

Merele (fig. 1.18)

Mărul (Malus domestica) este o specie de fructe din familia

Rosaceae. Această specie cuprinde între 44…55 de soiuri, care se

prezintă ca pomi sau arbuşti. Varietăţile de măr cresc în zona

temperată nordică din Europa, Asia şi America de Nord, printre

acestea existând un număr mare de hibrizi [14], [15], [16].

Fig.1.18. Mere


http://seminteplante.ro/seminte-morcovi-soi/326-seminte-de-morcovi-royal-chantenay-2.html


http://ro.wikipedia.org/wiki/Rosaceae

http://ro.wikipedia.org/wiki/Europa

http://ro.wikipedia.org/wiki/Asia

http://ro.wikipedia.org/wiki/America_de_Nord

http://ro.wikipedia.org/wiki/Hibrid




9

Cea mai răspândită formă a mărului este mărul cultivat (Malus domestica). Speciile din Asia de

Est au fructe de mărimea unei cireşe, ca de exemplu mărul japonez (Malus floribunda); altele, ca

Malus baccata şi Malus sieboldii var. Zumi, sunt cultivate numai ca plante ornamentale. Acestea nu

trebuie confundate cu specia Punica granatum (rodie).

Din producţia totală de fructe din România, merele reprezintă circa 35% şi acoperă nevoile de

consum pe un interval de timp larg în cursul unui an. Aceste fructe sunt apreciate atât pentru

consumul în stare proaspătă, cât şi pentru industrializare, la fabricarea de compoturi, sucuri,

marmelade, gemuri, mere uscate.

1.2. Evoluţia producţiei şi consumului de fructe şi legume în România

Conform adatelor statistice furnizate de Organizaţia Naţiunilor Unite pentru Alimentaţie şi

Agricultură (FAO), comparativ cu ţările din Europa, din punct de vedere al suprafeţelor cultivate

în 2009, România se situa pe locul:

şase la cartofi (4,1% din totalul european), după: Rusia, Ucraina, Polonia, Belarus şi

Germania;

cinci la legume (6,2% din totalul european), după: Rusia, Italia, Ucraina şi Spania;

opt la fructe (4,1% din totalul european), după: Spania, Italia, Franţa, Rusia, Portugalia,

Serbia şi Polonia.

Din punct de vedere al producţiilor, România era poziţionată pe locul:

nouă la cartofi (3,2% din totalul european), după: Rusia, Ucraina, Germania, Polonia,

Olanda, Franţa, Belarus şi Marea Britanie;

opt la legume şi pepeni (4,0% din totalul european), după: Rusia, Italia, Spania, Ucraina,

Polonia, Franţa şi Olanda;

opt la fructe (3,3% din totalul european), după: Italia, Spania, Franţa, Polonia, Grecia, Rusia

şi Germania.

Producţiile de legume, cu toate că au avut evoluţii fluctuante de la an la an, au urmat un trend

descrescător, ajungând la 3601 mii tone în anul 2010, ceea ce a reprezentat o reducere cu circa 13%

faţă de anul 2006. În cadrul acestei grupe de produse, în anul 2010 s-au înregistrat recolte de 738

mii tone tomate (-11,6% faţă de 2006), 352 mii tone ceapă uscată (-9,9%), 956 mii tone varză (-

13,6%), 224 mii tone ardei (-19,7%) şi 660 mii tone pepeni verzi şi galbeni (+2,8%).

La fructe, după maximul înregistrat în anul 2006 (1486,4 mii tone), producţiile totale au ajuns în

anul 2010 la 1394,4 mii tone, ceeea ce a însemnat o scădere cu 6,2%. Recoltele înregistrate în anul

2010 au fost: 550,3 mii tone la prune (-8,1% faţă de 2006), 558,8 mii tone la mere (-5,4%), 55,6 mii

tone la pere (-10,9%), 17,3 mii tone la piersici (-0,6%), 64,1 mii de tone la caise şi zarzăre (-38,1%),

21,7 mii tone la căpşune (+0,5%).

Conform bazei de date privind statistica comerţului exterior furnizate de CRPCIS, în tabelul

1.13 şi graficul din figura 1.26 se prezintă evoluţia exportului şi importului de legume şi fructe al

României în perioada 2006...2010.

Tabelul 1.13

Evoluţia exportului şi importului de legume şi fructe [121]

Cod SA Capitol

Sistem

Armonizat

(SA)

2006

mii Euro

2007

mii Euro

2008

mii Euro

2009

mii Euro

2010

mii Euro

07 Legume,

plante,

Export 35050 42780,1 41736,6 43697,3 66559,4

http://ro.wikipedia.org/wiki/Asia_de_Est



http://ro.wikipedia.org/wiki/Rodie



10

rădăcini şi

tuberculi

Import 75086,8 144243,9 155594,6 122020,2 148786,1

08 Fructe comestibile,

coji de

citrice sau pepeni

Export 39500,9 38538,4 33484,3 38841,8 61377,2

Import 164765,4 245124,1 245318,2 175661,0 177579,0

20 Preprate din

legume, din

fructe sau din alte

părţi de

plante

Export 14914,1 27101,4 19865,0 21907,2 33001,4

Import 113726,9 158712,9 182689,7 144407,4 131938,8

Evoluția exportului în perioada 2006-2010

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

2006 2007 2008 2009 2010

Cod SA 07

Cod SA 08

Cod SA 20

Evoluția importului în perioada 2006-2010

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

2006 2007 2008 2009 2010

Cod SA 07

Cod SA 08

Cod SA 20

Fig.1.26. Evoluţia importului şi exportului în perioada 2006…2010

1.3. Importanţa conservării prin uscare a legumelor şi fructelor

1.3.1. Generalităţi

Fructele şi legumele uscate au fost frecvent folosite în dieta tradiţională românească de odinioară.

Condiţiile climatice specifice ale zonei în care este amplasată România, cu 4 anotimpuri (iarnă,

primăvară, vară şi toamnă), cu o singură recoltă agricolă pe an, a determinat ca din vremuri

străvechi oamenii să se preocupe de conservarea fructelor si legumelor pentru a-şi asigura hrana în

perioada dintre două recolte, mai ales pe perioada rece [28], [29]. Dintre fructe se uscau merele,

perele, prunele, caisele şi strugurii (cu bobul fără sâmburi). Acestea aveau utilizări alimentare dintre

cele mai diverse şi atractive. Dintre legume se uscau mai ales cele care nu se puteau păstra, dar care

erau des folosite în alimentaţie, ca de exemplu: păstăile de fasole verde, ardeiul (gras, iute, kapia,

gogoşarul), mărarul, cimbrul de grădină, ciupercile (mai ales hribii de pădure).

1.3.5. Istoricul uscării fructelor şi legumelor în România

Uscarea fructelor şi legumelor în România are o istorie tot atât de amplă ca şi cultivarea pomilor

fructiferi şi a legumelor. Este de la sine înţeles că omul şi-a pus de timpuriu problema conservării

pentru perioadele reci a produselor recoltate vara şi toamna. Treptat, au fost inventate metodele cele

mai eficiente de a usca o parte din recoltele de fructe şi legume, folosind procedee rudimentare la

început şi mai perfecţionate ulterior, cum ar fi: uscarea pe grătare, uscarea pe grătare acoperite,

uscarea între grătare verticale, uscarea pe grătare etajate uscarea pe acoperişuri – platforme

amenajate, uscarea pe platforme special construite, prevăzute cu prelate, uscarea în şiruri, uscarea în

plase textile.



11

1.3.5.3. Utilizarea tomatelor uscate sau deshidratate

Odinioară, în majoritatea gospodăriilor personale se puteau vedea felii de roşii puse la uscat, în

locuri luminoase, călduroase, dar cu o anumită circulaţie naturală a aerului, ferite de insecte, fiind

astfel conservate pentru a fi utilizate iarna.

Uscarea tradiţională la soare era un proces mai ieftin, care decurgea încet, lent şi permitea

tomatelor să-şi păstreze mirosul, evitându-se pierderea unor substanţe nutritive datorită temperaturii

şi caramelizării [72].

Tomatele uscate pot fi caracterizate astfel:

au aromă puternică, accentuată, pe care nu o au tomatele congelate sau păstrate în frigider,

nici tomatele conservate în alt mod;

au un gust tipic, acru-dulceag, obţinut ca efect al concentrării, fără a avea senzaţia de produs

fiert, caracteristică pastei de tomate;

au consistenţă specifică şi de aceea, în timpul preparării mâncărurilor îşi păstrează forma

bucăţelelor.

1.3.6. Importanţa în alimentaţie a consumului de fructe şi legume uscate

Fructele uscate (fig. 1.27) numite popular „poame uscate” sunt considerate „adevărate minuni”

pentru sănătate. Preparate vara sau toamna fructele uscate sau deshidratate, bogate în vitamine,

fibre, microelemente se consumă de preferinţă iarna şi primăvara, reprezentând o soluţie corectă

pentru alimentaţia echilibrată în sezonul rece. Totuşi, fructele uscate trebuie consumate cu

moderaţie din cauza conţinutului ridicat de zahăr şi de calorii.

Fig.1.27. Caise, prune şi mere uscate

În cazul mărului, acesta este considerat în medicina populară românească, un aliment-

medicament şi un punct de referinţă în alimentaţia dietetic. Experienţa populară atribuie mărului un

efect tonic, răcoritor, antiseptic, laxativ, depurativ intestinal şi sanguin [57].

În România merele proaspete prezintă o varietate mare de arome şi culori şi sunt disponibile pe

tot parcursul anului. Pentru a beneficia însă de toată puterea sa terapeutică, mărul trebuie consumat

în întregime, cu coajă, cotor şi sâmburi. Cea mai importantă substanţă activă conţinută în măr este

„pectina”. Datorită pectinei merele pot combate:

• tulburările intestinale, gastrita sau colita;

• diverse erupţii ale pielii;

• acnea.

Merele contribuie la cicatrizarea rănilor deoarece redau elasticitatea ţesuturilor. Dieta

tradiţională recomandă merele pentru scăderea colesterolului, în cazul stărilor febrile, în astenii,

surmenaj, reumatism, insomnii, nervozitate, cefalee etc.

Morcovii uscaţi reprezintă o gustare sănătoasă şi foarte indicată chiar şi în cazul pesoanelor care

urmează a anumită dietă, datorită consumului redus de calorii Întrucât morcovii proaspeţi impun



12

condiţii mai deosebite de depozitare pe termen lung, morcovii uscaţi pot fi o alternativă la fel de

bună, deoarece conţinutul nutritiv nu se modifică foarte mult pe perioada uscări, se reduce spaţiul

necesar depozitării, şi mai ales perioada de păstrare se prelungeşte semnificativ.

Morcovii uscaţi reprezintă o importantă sursă de vitamina A. Consumul a 3...4 bucăţi de morcov

uscat asigură 210% din necesarul zilnic al acestei vitamine, în cazul unei diete de 2000 calorii.

Vitamina A conţinută de morcov contribuie la îmbunătăţirea acuităţii vizuale şi previne

îmbătrânirea prematură a pielii.

Pe lângă vitamina A, morcovul uscat mai conţine şi o sursă importantă de vitamina C, care este

benefică pielii, oaselor şi dinţilor, dar mai ales are rol antioxidant, extrem de important în

dezvoltarea sistemului imunitar al organismului [21], [132].

1.3.7. Pricipalele avantaje ale legumelor şi fructelor conservate prin uscare

Uscarea fructelor şi legumelor este soluţia cea mai sănătoasă pentru păstrarea pe timp

îndelungat. Un alt avantaj al fructelor şi legumelor deshidratate este că au o valabilitate mult mai

mare decât cele congelate sau conservate. De fapt, deshidratate şi păstrate în condiţii optime,

fructele şi legumele pot fi consumate chiar şi după câţiva ani. Un aspect economic important al

legumelor şi fructelor deshidratate este acela că depozitarea lor nu ridică probleme foarte mari,

deoarece volumul acestora se reduce simţitor după încheierea procesului de uscare. De exemplu,

două kilograme de fructe crude vor avea după deshidratare doar un sfert dinvolumul iniţial. Se pot

deshidrata aproape toate fructele şi legumele. Excepţie o fac cele cu conţinut bogat de grăsimi

vegetale, pentru că pot deveni sleioase. Strugurii, prunele, merele, perele, piersicile, caisele,

ananasul, bananele, roşiile.morcovii şi verdeţurile sunt cele mai potrivite pentru aceasta operaţiune.

Deshidratarea se poate face şi prin simpla lăsare a legumelor şi fructelor la soare, aşa cum se

făcea cu sute de ani în urmă, însă instalaţia de deshidratare este cea mai bună soluţie. În zona

Moldovei, se foloseşte lojniţa pentru deshidratarea merelor, perelor şi prunelor, adeseori apelându-

se şi la fumul rece. În acest caz, procedeul se numeşte afumare (prunele, merele şi perele fiind

preferate).Se folosesc soiurile care nu sunt foarte dulci, pentru că există riscul ca sucul rezultat după

deshidratare să curgă.

Fructele şi legumele uscate pot fi consumate ca atare, însă ca ingrediente ale unor prăjituri,

fripturi sau alte preparate pot contribui la conferirea unor arome mult mai puternice. De asemenea,

se pot transforma în pudră şi apoi se adaugă la sosuri sau supe. O altă întrebuinţare poate fi

adăugarea fructelor uscate în iaurturi, atât pentru aspect, dar mai ales pentru gust.



13

2. STADIUL ACTUAL AL CUNOŞTINŢELOR ŞI REALIZĂRILOR ÎN

DOMENIUL TEHOLOGIILOR ŞI UTILAJELOR PENTRU USCAREA

LEGUMELOR ŞI FRUCTELOR

2.1. Bazele teoretice ale procesului de uscare a legumelor şi fructelor


În majoritatea cazurilor procesul de uscare se referă la îndepărtarea apei (umidităţii) de la

suprafaţa şi din interiorul corpurilor umede. Foarte rar este necesară şi îndepărtarea altor lichide din

interiorul materialelor. Legumele şi fructele supuse proceselor de uscare vor fi considerate în

continuare corpuri umede [97], [98].

În studiul şi controlul proceselor de uscare, exprimarea umidităţii produsului se face cu ajutorul

noţiunii de conţinut de umiditate specific ,care poate fi:

conţinut specific de umiditate raportat la materialul uscat:

%100usc

wusc

m

mW , (2.1)

unde mw este masa de apă din corp, în kg; musc - masa corpului uscat, în kg;

conţinutul specific de umiditate raportat la materialul umed:

%100100wusc

wwum

mm

m

m

mW , (2.2)

unde: mw este masa de apă din corp, în kg; m - masa corpului umed, în kg.

Între cele două moduri de definire a conţinutului de umiditate există următoarele relaţii de

transformare:

usc

uscum

um

umusc

W

WW

W

WW

100;

100. (2.3)

2.2. Stadiul actual în domeniul tehnologiilor pentru uscarea legumelor şi

fructelor

2.2.1. Tehnologii specifice conservării prin uscare a produselor vegetale

În funcţie de natura aportului de căldură, uscarea poate fi:

prin convecţie – de la agent la produs;

prin conducţie – prin produs;

prin radiaţie – de la surse exterioare;

încălzire în dielectric (uscare cu curenti de înaltă frecvenţă, microunde).

După modul în care se execută îndepărtarea vaporilor de apă se deosebesc [76], [111]:

uscare în aer;

uscare în vid;

uscare în strat de spumă – materialul lichid adus în strat de piure (prin concentrare sub vid

prealabilă) este amestecat cu o substanţă emulgatoare şi transformat într-o spumă prin insuflare



14

de gaz inert sub presiune (azot). Se aplică la sucuri şi piureuri de fructe şi legume, infuzia de

cafea, ceai, extractele de carne, ouă, brânzeturi;

uscarea prin dispersie – se aplică produselor lichide, piureuri, paste, dar nu se aplică

produselor solide. Se realizează la temperatura ambiantă într-o incintă de deshidratare cu

ajutorul unui curent de gaz uscat (N2), în circuit închis. Se păstrează în întregime principiile

nutritive şi proprietăţile senzoriale ale produsului iniţial;

uscare prin pulverizare, cu variantele:

uscarea prin conducţie la presiune atmosferică – se realizează prin contactul produsului cu o

suprafaţă fierbinte, având astfel loc evaporarea apei. Produsul se îndepărtează de pe suprafaţa de

uscare prin radere cu un cuţit. Uscătoarele folosite sunt de tip tambure rotative, iar produsele

care se pot usca sunt într-o stare lichidă concentrată şi cu structură granulară;

uscare sub presiune – se realizează în strat de spumă şi în strat subţire (peliculă) şi are

următoarele avantaje: calităţi senzoriale şi nutriţionale superioare ale produselor datorită

temperaturii mai scăzute de uscare şi a lipsei oxigenului;

uscarea solară.

Alte procedee particulare de uscare sunt:

uscare cu radiaţii infraroşii;

uscare cu microunde;

uscare cu ultrasunete;

uscare azeotropă;

uscare parţial osmotică.

2.2.2. Tehnologia uscării convective a legumelor şi fructelor

Uscarea legumelor şi fructelor este procesul de reducere a umidităţii produsului prin transfer de la

un strat la altul şi în final la mediul înconjurător, pe baza diferenţei de umiditate. Transferul are loc

atât prin difuzia lichidului şi vaporilor din diferite forme de legare a umidităţii, cât şi prin

deplasarea capilară a lichidului în interiorul straturilor de material, ceea ce depinde de temperatură,

presiunile parţiale şi concentraţiile ambelor faze [92].

Pentru uscarea fructelor şi legumelor procedeul cel mai utilizat este uscarea convectivă cu aer

cald. În tabelul 2.1 sunt prezentate principalele tipuri de uscatoare convective.

Tabelul 2.1

Principalele tipuri de uscătoare convective[108], [110], [139]

Regim de uscare Şarjă Semi-continuu Continuu

Tipul constructiv

Casetă

Uscătoare tunel

Banda sau conveior

Cameră de uscare Pat fluidizat

Uscătoare tunel Tambur rotativ

2.2.3. Tehnologia uscării legumelor şi fructelor cu energie solară

Metoda uscării produselor vegetale la soare poate da rezultate foarte bune dacă este aplicată

corespunzător. Efectele pozitive nu se rezumă numai la economisirea de combustibil, ci şi la

principiile de bază ale uscării lente şi progresive, care pot da produse satisfăcătoare din punct de

vedere calitativ [8].



15

2.2.3.3. Conversia radiaţiei solare în energie electrică

Utilizarea energiei solare ca sursă de energie electrică se justifică prin faptul că potenţialul

exploatabil este ridicat, iar conversia energiei solare în energie electrică se realizează cu instalaţii

fotovoltaice, care cuprind module solare în configuraţii şi de dimensiuni diferite [1], [48], [89],

[102].

Dacă se iluminează o regiune din suprafaţa

semiconductorului, iar cealaltă regiune rămâne

neluminată, acul indicator al galvanometrului va

indica prezenţa unui curent electric în

semiconductor (figura 2.13).

2.3. Stadiul actual în domeniul

construcţiei de echipamente pentru

uscarea legumelor şi fructelor

Deshidratarea legumelor şi fructelor se face în

diferite tipuri de uscătoare, în care se foloseşte aerul ca agent de uscare. La deshidratarea legumelor

şi fructelor trebuie respectate anumite condiţii tehnice, în funcţie de caracteristicile materiei prime şi

ale produsului finit.

Clasificarea uscătoarelor se poate face în funcţie de diferiţi parametri, după cum urmează [111]:

în funcţie de presiunea de lucru: uscătoare la presiune atmosferică sau depresiune;

în funcţie de caracterul funcţionării: uscătoare cu funcţionare continuă sau discontinuă;

în funcţie de aportul de căldură: uscătoare convective, conductive, prin radiaţie sau dielectrice.

în funcţie de tipul constructiv: uscătoare tip cameră, tip tunel, cu tambur, cu bandă, cu coloană,

pneumatice, prin pulverizare, prin fluidizare.

2.3.1. Echipamente tehnice folosite la uscarea legumelor şi fructelor

Principalele tipuri de uscătoare convective sunt uscătoarele tip casetă, cameră şi tunel.

2.3.1.1. Uscătoarele tip casetă

Uscătoarele tip casetă sunt

uscătoare covective cu funcţioare

discontinuă şi pot fi de două

tipuri: uscătoare cu casete cu

circulaţie prin strat (figura 2.15) şi

uscătoare cu casete cu circulaţie

tangenţială (figura 2.16).

2.3.1.2. Uscătorul tip

cameră cu cărucioare şi poliţe

Un alt tip de echipament de

uscare convectiv este uscătorul tip

cameră cu cărucioare şi poliţe a

cărui schemă constructivă poate fi

Fig. 2.13. Principiul efectului fotovoltaic

[128]

Fig. 2.15. Uscător convectiv cu casete cu circulaţie prin strat

[139]



16

observată în figura 2.17. [111]

Părţile componente ale uscătorului tip cameră cu cărucioare şi poliţe sunt: 1-camera uscătorului;

2-vagoneţi (cărucioare) cu stelaje sau poliţe; 3-ventilator; 4-calorifer exterior pentru încălzirea

amestecului de aer; 5,6-calorifere interioare pentru încălzirea intermediară a agentului de uscare; 7-

clapeta pentru reglarea recirculării aerului uzat.

2.3.1.3. Uscătorul tip tunel

Uscătorul tip tunel este o construcţie de

formă paralelipipedică şi se compune din:

tunel de uscare, cameră de obţinere a

agentului de uscare, 12 cărucioare cu câte 25

grătare pe care se aşează produsul, după cum

se poate observa în figura 2.18 [111].

Fig.2.18. Uscătorul tip tunel [111], [139]

Tunelul de uscare are la capete uşi pentru introducerea şi scoaterea cărucioarelor; coşul de

evacuare a agentului termic şi eventual conducta de recirculare, se află în partea de alimentare a

uscătorului. Circulaţia agentului termic se face în contracurent cu produsul, în regim forţat cu

ajutorul unui ventilator plasat pe conducta montată deasupra tunelului.

2.3.2. Stadiul actual în domeniul

construcţiei de echipamente care folosesc

energia solară în vederea uscării legumelor

şi fructelor

2.3.2.2. Uscător solar cu convecţie

naturală

Cel mai simplu concept pentru uscarea solară

indirectă este un uscător alcătuit numai dintr-o

cameră de uscare în care pătrunde aerul din

mediul înconjurător (fig.2.21) [63].

Un acoperiş impermeabil la lumină,

protejează produsul împotriva efectelor

radiaţiei directe. Acest uscător este însă foarte

Fig.2.21. Uscător solar cu convecţie naturală[64]

Fig.2.17. Uscător tip cameră cu cărucioare şi poliţe

[111]



17

dependent de starea aerului din mediul ambiant. Din acest motiv, uscătorul solar cu convecţie naturală

nu este indicat pentru uscarea produselor uşor perisabile, deoarece uscarea poate dura foarte mult în

cazul în care aerul este prea umed.

2.3.2.4. Uscătorul solar de tip tunel model Hohenheim

Uscătorul solar tip tunel model Hohenheim este alcătuit dintr-un colector solar plat acoperit cu o folie

de plastic transparentă, un tunel de uscare, un panou fotovoltaic şi două ventilatoare axiale, după

cum se poate observa în figura 2.23 [10], [13].

Pentru simplificarea construirii şi pentru a reduce costurile de producţie, colectorul solar este conectat

direct la tunelul de uscare, fără alte canale auxiliare de dirijare a aerului [26], [63]. Atât colectorul

solar cât şi uscătorul propriu-zis sunt montate pe suporţi metalici având înălţimea de 1 m, pentru a

uşura manipularea în timpul încărcării şi a descărcării produselor din uscător. Datorită designului

modular, lungimea tunelului de uscare poate fi mărită până la 20 m pentru uscarea produselor în

regiuni mai aride [74], [79].

Fig.2.23. Uscător solar tip tunel model Hohenheim [10]

2.3.3. Echipamente pentru uscarea legumelor şi fructelor realizate în România

2.3.3.1. Camera de uscare – deshidratare MIRACO (175kg/şarjă) (www.uscatoare.ro)

Camera de uscare-

deshidratare de 175

kg/şarjă cu flux ascendent -

descendent, se bazează pe o

nouă soluţie inventivă de

echipare şi pe un nou

procedeu inventiv de

funcţionare.

Procedeul înlătură

dezavantajele camerelor de

uscare sau a uscătoarelor

cunoscute prin faptul că

fluxul de aer este recirculat

intermitent prin interspaţiile

materialului supus uscării

în navetele grătar din

Fig.2.26. Camera de uscare – deshidratare MIRACO (175kg/şarjă)

(www.uscatoare.ro)

http://www.uscatoare.ro/

http://www.uscatoare.ro/



18

policarbonat, de nişte agregate de preparat şi vehiculat aer cald ca agent de uscare, optimizat la o

temperatură, umiditate, viteză, presiune şi debit care sunt controlate în regim automat (fig. 2.26).

2.3.3.2. Uscătorul casnic pentru legume şi fructe cu casete (fig. 2.27)

Aceste uscătoare oferite ce compania UCI Focşani, sunt dotate cu un sistem de reglaje utilizate

pentru eliminarea aerului umed, fapt ce permite optimizarea uscării şi a consumului energetic,

eliminând mai mult sau mai puţin aerul, în funcţie de condiţiile de lucru şi tipul de produs aflat în

uscare [142].

Acest uscător asigură un proces de uscare într-un

mod complet natural, prin ventilarea alimentelor cu

aer cald. Uscarea este uniforma şi mai ales rapidă

datorită faptului că aparatul poate funcţiona zi şi

noapte în toate cele 365 de zile ale anului.

Se pot usca atât fructe şi legume, cat si

ciuperci. Uscătorul este realizat dintr-un plastic

foarte dur şi este dotat cu un ventilator prevăzut cu

rezistenţă electrică şi termostat ce asigură reglarea

directă şi eficientă a consumului. Aparatul este disponibil în două variante: B5 cu 5 sertare sau B10

cu zece sertare de uscare. Capacitatea poate fi suplimentată cu încă zece sertare printr-un modul

suplimentar ce poate fi atasat ulterior. Capacitatea de uscare variază de la 2 până la 12 kg.

2.3.3.3. Uscător-deshidrator profesional pentru fructe, legume, ciuperci

Uscătorul model BM al companiei UCI

Focşani (fig. 2.28) cuprinde toate

caracteristicile unui uscător profesional cu toate

că se adresează unor productivităţi medii [142].

Poate conţine 40 planuri de uscare într-un

modul (cu suprafaţa de uscare maximă de 14 m2

şi o capacitate maximă de încărcare de 160 kg)

sau 72 de planuri (cu suprafaţa de uscare

maximă de 25 m2 şi o capacitate maximă de

încărcare de 300 kg). Data fiind construcţia

modulară, această capacitate poate fi oricând

mărită prin adăugarea de module suplimentare

la aceeaşi unitate de procesare. Uscătorul este

dotat cu un sistem de furnizare a aerului încălzit

de până la 65°C cu o putere instalată de 5,1 kW.

2.3.4. Echipamente pentru uscarea produselor vegetale realizate la nivel mondial

2.3.4.1. Mini-uscătorul tip Innotech – Hohenheim (fig. 2.29)

Acest tip de uscător este produs de compania Prody-Solar Germania, fiind potrivit pentru uscarea

fructelor, legumelor, seminţelor şi plantelor medicinale pentru uz gospodăresc dar şi pentru mica

industrie sau secţiile de cercetare – dezvoltare.

Caracteristicile tehnice ale acestui uscător sunt prezentate în tabelul 2.9.

Fig. 2.28. Uscătorul model BM pentru

fructe, legume, ciuperci

(sursa: www.ucifocsani.ro)

Fig. 2.27. Uscător casnic de

fructe şi legume cu casete

(sursa: www.ucifocsani.ro)

http://www.ucifocsani.ro/

http://www.ucifocsani.ro/



19

Tabelul 2.9

Caracteristicile tehnice ale mini-uscătorului tip Innotech – Hohenheim(www.prody-solar.de)

Caracteristica Valoare

Putere energetică/calorică 1,5 kW

Ventilator radial-turbionar (asigură o curgere

laminară a aerului. Se pretează la

volume mari şi uniforme de aer circulat.)

100 W, 230 V, 50 Hz

Suprafaţă de uscare 0,9 m²

Reglarea temperaturii interioare până la 80°C

Timpul de reglare 24 de ore

Capacitatea maximă de uscare 10 kg

Rafturi de uscare 6 bucăţi 32x47 cm

Material părţi exterioare inclusiv uşă DUROPOL HPL

Dimensiuni (L x lx h) 680 x 660 x 600 mm

Greutate 77 kg

2.3.4.2. Uscătorul pentru produse vegetale Mat-ing, Moldova (fig. 2.30)

Uscătoarele pentru produse vegetale

fabricate de compania BUNA Moldova

sunt uscătoare tip tunel de capacitate mare.

Clasificarea acestor uscătoare se poate

face în funcţie de capacitatea de lucru

astfel:

modelul C3000 cu o capacitate de 3000

kg produs proaspăt din care se pot obţine

până la 750 kg produs uscat;

modelul C6000 cu o capacitate de 6000

kg produs proaspăt din care se pot obţine

până la 1500 kg produs uscat;

modelul C10000 cu o capacitate de 10000 kg produs proaspăt din care se pot obţine până la

2500 kg produs uscat.

Fig. 2.30. Uscător pentru produse vegetale Mat-ing

[134]

Fig. 2.29. Mini-uscătorul tip Innotech – Hohenheim

(sursa: www.prody-solar.de)

http://www.prody-solar.de/

http://www.prody-solar.de/



20

2.3.4.3. Uscătorul tip tunel cu bandă ImTech DryGenic, Olanda (fig. 2.31)

Uscătorul produs de compania ImTech DryGenic Olanda este un uscător tip tunel de capacitate

mare care oferă produse de calitate bună obţinute în condiţii controlate de temperatură şi umiditate,

menţinând în acelaşi timp raportul optim între costurile şi productivitatea procesului. Aceste

uscătoare pot fi folosite pentru uscarea mai multor tipuri de produse, de la produse vegetale până la

peşte şi carne [125].

Uscătoarele ImTech

DryGenic oferă durabilitate,

igienă, fiabilitate, controlul

temperaturii şi al umidităţii în

funcţie de programul ales şi

posibilitatea optării pentru

programe de uscare diferite pe

fiecare nivel, independente de

condiţiile de admisie a aerului.

Cererea actuală de produse

deshidratate de foarte bună

calitate se referă în special la

conţinutul de substanţe

nutritive care trebuie să fie

similar cu cel din produsul

proaspăt. În consecinţă,

procesul de uscare ar trebui să

aibă un cost redus şi un efect

minim asupra mediului

înconjurător.

Capacitatea, dimensiunile şi

performanţa uscătorului

depind de suprafaţa de transfer

termic şi de condiţiile impuse pentru fiecare produs în parte. Combinaţiile dintre ciclurile de

temperatură şi timpi de uscare pot fi ajustate astfel încât să poată fi controlate proprietăţile fizice ale

produsului final.

Banda transportoare a uscătorului care încarcă materialul ce urmează a fi uscat este alcătuită din

unul sau mai multe straturi din oţel inoxidabil. Deoarece agentul de uscare străbate banda, schimbul

de căldură este complet, ducând astfel la creşterea eficienţei procesului şi obţinerea unor produse de

calitate foarte bună.

Produsul proaspăt poate fi încarcat pe banda transportoare cu ajutorul unor mecanisme auxiliare,

cum ar fi distribuitorul, banda vibratoare, pulverizatorul sau granulatorul. Tunelul de uscare este

împărţit pe zone, fiecare având temperatură diferită. Fiecare zonă este dotată cu un sistem de

încălzire şi circulare a aerului şi dacă este necesar, şi cu sistem de evacuare a aerului viciat. Când

banda transportoare traversează o anumită zonă a tunelului, aerul cald pătrunde prin produs de sus

în jos şi de jos în sus, asigurând astfel o uscare uniformă.

În funcţie de produs, uscătorul poate fi echipat în zona de evacuare, cu o secţie de răcire şi un

dipozitiv de vibrare pentru scăderea temperaturii produsului final în vederea ambalării.

Fig. 2.31. Uscător tip tunel cu bandă

[125]



21

3. NECESITATEA ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII

3.1. Necesitatea lucrării

Conservarea prin uscare a legumelor şi fructelor este un procedeu utilizat de oameni din cele

mai vechi timpuri, dar de mare actualitate şi extrem de mult studiat şi în momentul de faţă.

Produsele conservate prin uscare reprezintă o rezervă importantă de hrană în perioadele de iarnă –

primăvară, când legumele şi fructele proaspete fie lipsesc de pe piaţă, fie sunt scumpe şi mai puţin

accesibile unei părţi a populaţiei.

Cercetările efectuate în această lucrare evidenţiază faptul că poziţia geografică a României şi

condiţiile pedoclimatice şi de relief ale acesteia permit cultivarea unei game extrem de largi de

legume şi fructe, incluse în peste 15 familii botanice, care prin caracteristicile fizice şi chimice

acoperă necesităţile unei alimentaţii de mare diversitate şi rafinament.

Păstrarea în stare proaspătă a acestor produse, chiar şi în cele mai performante depozite, este

limitată în timp, expusă la pierderi semificative şi cu eforturi energetice importante, datorită

volumelor mari ocupate de acestea. Conservarea prin uscare a legumelor şi fructelor reduce volumul

acestora la mai puţin de 25% şi masa la 10...25% din valorile iniţiale, durata de păstrare putându-se

extinde chiar şi pe mai mulţi ani, dacă se respectă condiţiile impuse mediului respectiv. Acest

procedeu de conservare a avut un maxim de utilizare la mijlocul secolului trecut, când s-au

conceput şi realizat echipamente tehnice de mare capacitate, în care s-au deshidratat legume şi

fructe utilizabile direct în alimentaţie sau în supe instant, respectiv produse de cofetărie cu mare

căutare pe piaţă. Punctul slab al acestei metode s-a dovedit consumul energetic ridicat pentru

eliminarea unei cantităţi mari din apa conţinută de legumele şi fructele deshidratate (de la 75...90%

conţinut iniţial la 7...15% conţinut final), astfel că odată cu manifestarea primului val al crizei

energetice mondiale s-au restrâns puternic activităţile de deshidratare a legumelor şi fructelor.

Preocupările noi apărute şi dezvolatate pe plan mondial legate de găsirea unor soluţii tehnice de

echipamente cu randamente mărite ale consumului de energie electrică sau de utilizare în acest scop

a unor surse alternative de energii regenerabile, în special a energiei solare, au readus în prim plan

conservarea prin uscare a legumelor şi fructelor. Din păcate, în România cercetările pe acest

domeniu sunt lăsate la latitudinea unor iniţiative inimoase din unele universităţi sau institute de

cercetări de profil. Bilanţul import – export de asemenea produse se dovedeşte tot mai defavorabil

României, astfel că se impune abordarea coordonată şi sistematică a cercetărilor referitoare la

conservarea prin uscare a legumelor şi fructelor. Beneficiarii unor rezultate pozitive referitoare la

reducerea consumurilor energetice pot fi fermierii din toate categoriile, care ar putea valorifica

superior surplusul de produse din perioadele re recoltare, pe care sunt obligaţi să le vândă la preţuri

mici, cu câştiguri finale minime.

Deoarece între calitatea legumelor şi fructelor uscate „la soare” (procedeu clasic) şi a celor

deshidratate „forţat” cu ajutorul unor echipamente tehnice pot să apară diferenţe importante, este

necesar ca pe eticheta produselor finite să fie precizat modul de îndepărtare a umidităţii.

În timpul uscării naturale, dar mai ales al deshidratării legumelor şi fructelor se produc

numeroase transformări ale materiei prime, precum: transformări de structură (zbârcirea şi

reducerea volumului); transformări de culoare (degradarea culorii este funcţie de temperatura de

uscare, viteza de eliminare a apei, prezenţa metalelor grele, conţinutul de zahăr reducător şi de

procesele oxidative); transformări de aromă şi savoare, care înregistrează o anumită pierdere a

acestora, dependentă şi de caracteristicile mediului în care se desfăşoară uscarea; reducerea valorii

alimentare, dependente de regimul termic aplicat etc.

Fenomenele care se produc la deshidratare se datorează pierderilor de apă, de bioxid de carbon,

degradării proteinelor, pierderilor de vitamine etc. În schimb, se conservă conţinutul de glucide şi



22

acizi organici. Ca urmare a micşorării volumului şi masei, cheltuielile de transport, manipulare şi

depozitare se diminuează substanţial.

Fructele şi legumele uscate au efect benefic asupra organismului uman, cele mai importante

acţiuni fiziologice referindu-se la: efectele de hidratare; efectul diuretic, prin conţinutul de potasiu,

magneziu şi sodiu; efectul alcalin; efectul de mineralizare, prin aportul de substanţe minerale;

efectul laxativ, datorită fibrelor conţinute; acţiunea tonică, prin vitaminele conţinute. De exemplu,

prunele au un conţinut ridicat de fibre, glucide, vitaminele A şi B, potasiu, calciu şi fosfor.

Consumate frecvent, acestea fortifică sistemul nervos, combat stările de oboseală şi stimulează

tranzitul intestinal.

Toate aceste aspecte justifică pe deplin necesitatea şi utilitatea abordării ştiinţifice a acestei

teme, în care investigaţiile teoretice trebuie confirmate de cercetări experimentale aprofundate, aşa

cum s-a procedat şi în această lucrare.

3.2. Obiectivele lucrării

Obiectivul pricipal al lucrării de doctorat îl constituie optimizarea energetică a procesului de

conservare prin uscare a legumelor şi fructelor.

Atingerea acestui obiectiv presupune parcurgerea secvenţială şi rezolvarea unor obiective

subsidiare, cele mai importante dintre acestea fiind:

analiza rolului şi importanţei legumelor şi fructelor în alimentaţie, cu evidenţierea

caracteristicilor fizice şi chimice ale celor mai cunoscute produse de acest fel cultivate în România ;

analiza stadiului actual al cunoştinţelor teoretice, preocupărilor şi rezultatelor din România şi

de pe plan mondial pentru conservarea prin uscare a legumelor şi fructelor;

analiza stadiului actual al realizărilor în domeniul echipamentelor tehnice pentru conservarea

prin uscare a legumelor şi fructelor;

cercetarea teoretică a procesului de optimizare energetică a uscării legumelor şi fructelor,

inclusiv prin utilizarea energiei solare;

cercetarea experimetală a optimizării procesului de uscare a legumelor şi fructelor prin

utilizarea unui echipament alimentat cu energie electrică;

proiectarea şi realizarea unui echipament complex pentru cercetarea experimentală a

procesului de uscare a legumelor şi fructelor prin utilizarea energiei solare;

cercetarea experimetală a optimizării procesului de uscare a legumelor şi fructelor prin

utilizarea energiei solare;

analiza, interpretarea şi compararea calitativă a rezultatelor cercetărilor experimentale sub

aspectul duratei procesului de deshidratare prin tehnologii diferite (considerat proces de optimizare

energetică) pentru aceleaşi produse şi precizarea concluziilor obţinute.

3.3. Metodica generală de cercetare în lucrare

Pentru rezolvarea completă şi complexă a obiectivului principal şi a obiectivelor subsidiare

precizate pentru această lucrare este necesară o urmărire riguroasă a modului de desfăşurare a

cercetărilor teoretice şi experimentale şi de corectare permanentă a erorilor care pot să se manifeste

pe parcursul acestor cercetări.

În figura 3.1 se prezintă schema simplificată a metodicii generale de cercetare în această lucrare,

în care se observă şi bucla de corectare permanentă a modelelor teoretice ale procesului de

conservare prin uscare cu rezultatele concrete obţinute prin măsurarea acestora în exploatare.



23

Fig.3.1. Metodica generală de cercetare a temei abordate

Din studiile efectuate în capitolele 1 şi 2 referitoare la stadiile actuale ale cercetărilor şi

realizărilor la nivel mondial în domeniul conservării prin uscare a legumelor şi fructelor şi al

construcţiei de echipamente pentru aplicarea acestei metode, a rezultat că se pot realiza cercetări

care să conducă la optimizarea energetică a procesului de conservare prin uscare a legumelor şi

Analiza rolului şi importanţei

legumelor şi fructelor în alimentaţie

Analiza stadiului actual al utilizării în alimentaţie a

legumelor şi fructelor conservate prin uscare

Analiza stadiului actual al realizării de

echipamente tehnice pentru uscarea legumelor şi

fructelor

Studiul teoretic al optimizării energetice a

procesului de uscare a legumelor şi fructelor

Cercetarea experimentală a procesului de uscare a

legumelor şi fructelor

Cu utilizarea energiei

electrice

Cu utilizarea

energiei solare

Analiza şi interpretarea rezultatelor cercetării

experimentale

Compararea calitativă a rezultatelor cercetărilor

experimentale

Îmbunăt

ăţir

e

Concluzii finale



24

fructelor prin stabilirea unor condiţii iniţiale bine specificate (dimensiunile legumelor şi fructelor

utilizate, sistemul de feliere al acestora, temperatura de uscare, cantitatea de produs supusă

procesului de uscare, caracteristicile tehnice ale echipamentului de uscare), în concordanţă cu

restricţiile calitative impuse produselor finale.

În această lucrare aspectele calitative ale produselor deshidratate se consideră a fi: gradul de

apropiere dintre culoarea produsului proaspăt şi a celui finit; păstrarea componentelor nutritive

valoroase, apreciate prin intermediul conţinutului de vitamina C, măsurată la produsele proaspete

şi la cele finite; gradul de mărunţire acceptat de destinaţia produsului procesat.

La exemplificarea algoritmului de calcul teoretic al unei camere de uscare şi la simularea

distribuţiei agentului termic în incinta de uscare s-au utilizat şi valorile reale obţinute prin

măsurarea parametrilor specifici procesului de conservare prin uscare pe instalaţiile de uscare

utilizate în cadrul cercetărilor experimentale.



25

4.CONTRIBUŢII TEORETICE LA OPTIMIZAREA ENERGETICĂ A

PROCESULUI DE CONSERVARE PRIN USCARE A LEGUMELOR ŞI

FRUCTELOR

4.1. Aspecte generale

Pentru a stabili un model de optimizare, cum este cel al optimizării energetice a procesului de

conservare prin uscare a legumelor şi fructelor trebuie parcurse două etape, respectiv: elaborarea

modelului matematic care defineşte procesul şi determinarea regimului optim de uscare pentru

legume şi fructe, atât din punct de vedere al corelării consumului energetic cu condițiile de calitate

impuse produselor finite, cât şi din punct de vedere al înlocuirii surselor clasice de energie cu surse

de energii regenerabile, în acest caz, energia solară.

Un model matematic cuprinde un sistem de ecuaţii, care uneşte toţi aceşti factori şi parametri

într-un tot unitar, care constituie obiectivul principal, respectiv optimizarea energetică a procesului

de conservare prin uscare a legumelor şi fructelor, cu luarea în considerare a restricţiilor calitative

impuse produselor finite. [4]

În acest sens se poate preciza că modelul matematic este format dintr-o funcţie scop şi restricţii.

Funcţia scop reprezintă legătura funcţională dintre criteriul de optimizare şi parametrii instalaţiei

de uscare. Restricţiile reprezintă relaţiile de legătură dintre parametrii procesului şi indicatorii de

utilizare. [103]

În acest sens se poate preciza că modelul matematic este format dintr-o funcţie scop şi restricţii.

Funcţia scop reprezintă legătura funcţională dintre criteriul de optimizare şi parametrii instalaţiei

de uscare. Restricţiile reprezintă relaţiile de legătură dintre parametrii procesului şi indicatorii de

utilizare. [103]

În cazul în care funcţia scop şi restricţiile dintre parametrii problemei de optimizare se exprimă

matematic sub formă liniară, rezolvarea este dată de metodele de programare liniară. O problemă

de programare liniară poate fi scrisdă sub forma:

Să se găsească nxxxX ,..., 2,1 care să minimizeze

n

j

jj xcz1

, (4.1)

în raport cu n

j

ijij mibxa1

,1, , (4.2)

njx j ,1,0 . (4.3)

Sub formă matriceală, problema de programare liniară se formulează astfel: să se minimizeze cx în

raport cu AX=b, X≥0, unde A este o matrice de dimensiune m x n.

Problema prezintă interes dacă n > m şi rang(A)=m, adică sistemul de ecuaţii are o infinitate de

soluţii, ceea ce face ca funcţie obiectiv să se preteze la optimizare.

Optimizarea neliniară se aplică modelelor matematice ale căror funcţii scop au formă neliniară.

Aceste funcţii pot depinde de o singură variabilă independentă sau de n variabile independente,

unde n ≥ 2. De asemenea, poate fi optimizare neliniară fără restricţii sau cu restricţii. În literatura de

specialitate se întâlnesc foarte multe metode de rezolvare a problemelor de optimizare neliniară,

cele mai importante fiind: metoda Fletcher Reeves (gradienţilor conjugaţi), metoda Davidon-

Fletcher-Powell şi metoda de programare geometrică.



26

Metodele de optimizare energetică a uscării legumelor şi fructelor abordate în acest caz au

urmărit aspectele:

stabilirea modelului matematic al transferului de căldură;

cunoaşterea particularităţilor uscării convective a acestora;

întocmirea bilanţului de masă al incintei de uscare;

încărcarea incintei de uscare la capacitatea nominală;

stabilirea design-ului incintei de uscare în concordanţă cu caracteristicile produselor procesate.

4.2. Optimizarea energetică prin stabilirea modelului matematic al transferului

de căldură la uscarea legumelor şi fructelor


Transferul de căldură este unul dintre cele mai comune moduri de schimb energetic între două

sisteme care prezintă o diferenţă de temperatură. Mecanismele de trasfer de căldură sunt: conducţia

termică, convecţia termică şi radiaţia termică [106], [107].

Conducţia termică reprezintă transferul de energie între particule de materie (molecule,

atomi şi electroni) care pot oscila sau difuza în toate direcţiile, independente unele de celelalte.

Conducţia pură se realizează prin ciocnirile moleculelor, atomilor etc. numai în corpurile omogene

aflate în stare de repaus relativ. În materialele coloidale capilar - poroase sau în cele cu anizotropie

pronunţată, alături de conducţie se manifestă şi radiaţia gazelor din pori sau convecţia liberă în

aceste spaţii limitate.

Convecţia termică reprezintă transferul de energie între un curent de fluid şi suprafaţa unui

corp solid, având caracterul unui transfer molar. În imediata vecinătate a peretelui, în filmul de fluid

denumit „strat limită termic”, în care are loc o mare cădere de temperatură, căldura se trasferă prin

conducţie; în celelalte zone de fluid trasferul de căldură se realizează prin amestecarea straturilor de

fluid, cu schimb de energie cinetică şi de impuls.

Radiaţia termică este o formă particulară a transferului de căldură, în care purtătorul de

energie este reprezentat de undele electromagnetice. În cazul emisiei de radiaţii termice, o parte din

energia internă se trasformă în energie radiantă, care se propagă în spaţiu sub formă de unde

electromagnetice. La absorbţia radiaţiilor, energia radiantă se transformă în căldură, modificând

energia internă a corpului receptor.

4.2.2. Modelarea matematică a transferului de căldură prin conducţie

Relaţia de bază a transferului de căldură prin conducţie a fost propusă de Fourier, prin legea care

îi poartă numele. [3]

Relaţia de calcul a transferului de căldură prin conducţie, în cazul conducţiei tridirecţionale în

regim staţionar este:

dn

t

dA

Qd

ddA

Qdq

2

, (4.4)

în care: q este fluxul de căldură transmis prin conducţie, în W/m2, Qτ – cantitatea de căldură

schimbată printr-un perete în timpul τ, în J; A – suprafaţa de schimb de căldură, în m2; Q - fluxul



27

termic total, în W; λ – conductivitatea termică a materialului, în W/mK; n

t- gradientul de

temperatură; τ – timpul, în s.

În cazul conducţiei unidirecţionale relaţia (4.4) devine:

,/ 2mWdx

dt

dA

Qdq (4.5)

Considerând un perete de grosime constantă δ, conductivitate termică constantă λ, aria suprafeţei

laterale A şi temperaturile constante ale feţelor t1 şi t2 (fig. 4.1), integrarea ecuaţiei (4.2) prin

separarea variabilelor, pentru t1>t2 conduce la:

2

1

,0

t

t

dtdxA

Q (4.6)

respectiv la: ,21

ttt

A

Qqs (4.7)

unde 21 ttt este diferenţa de temperatură.

Aplicând analogia electrică în cazul conducţiei unidirecţionale,

eR

UI

R

tq ; , (4.8)

unde R este, prin analogie, rezistenţa termică (exprimată în m2. 0

C/W) şi comparând relaţiile (4.4) şi

(4.5), rezultă că peretele considerat are o rezistenţă termică conductivă:

condR . (4.9)

Calculul proceselor de schimb de căldură necesită cunoaşterea distribuţiei temperaturii în spaţiu şi

timp, deci a ecuaţiei ,,, zyxft . Determinarea acesteia se realizează prin rezolvarea unor

ecuaţii diferenţiale specifice proceselor respective de schimb de căldură, ecuaţii stabilite, de regulă,

prin scrierea bilaţurilor termice la elemente difereţiale de volum.

Legea lui Fourier (relaţia 4.1), reprezintă ecuaţia de bază a conducţiei termice unidirecţionale

printr-un material de conductivitate λ. Ea se mai poate scrie:

,/ 2mWdx

dt

A

QqsauW

dx

dtAQ s (4.10)

în care dxdt / reprezintă gradientul de temperatură după direcţia x, în ,0C/m. [3]

Ecuaţia generală a conducţiei termice este ecuaţia trasferului tridirecţional de căldură prin

conducţie în regim tranzitoriu, printr-un corp cu surse interioare de căldură.

Fig. 4.1. Perete plan [3]



28

Stabilirea acestei ecuaţii presupune cunoaşterea condiţiilor generale de desfăşurare a proceselor de

conducţie termică. În acest scop se admit următoarele ipoteze simplificatoare:

corpul de află în repaus;

corpul este omogen şi izotrop, astfel încât conductivitatea sa termică este constantă,

.constzyx;

parametrii termofizici ai corpului au aceeaşi valoare în orice punct;

deformarea corpului datorată schimbului de căldură este neglijabilă;

sursa interioară de căldură (reacţii chimice, reacţii nucleare, alte procese endoterme sau

exoterme) este distribuită uniform în volumul corpului.

În regim staţionar (constant), câmpul de temperatură în procesele de conducţie termică este

independent de timp, adică .0t

În acest caz, ecuaţia diferenţială a conducţiei termice este

reprezentată de ecuaţia lui Poisson, pentru regim constant, prin corpuri cu surse interioare de

căldură:

,02 vv qt

qt (4.11)

sau de ecuaţia lui Laplace, pentru regim constant, prin corpuri fără surse interioare de căldură:

,02 tt (4.12)

în care câmpul constant de temperatură unidirecţional se exprimă pritr-o ecuaţie de forma xtt

sau rtt .

Studiul schimbului de căldură prin conducţie înseamnă:

stabilirea unei ecuaţii care să conducă la determinarea cantitativă a energiei termice schimbate

(ecuaţia fluxului de căldură transmis);

determinarea câmpului de temperaturi în pereţi şi implicit a temperaturilor dintre straturi la

pereţii neomogeni;

determinarea rezistenţei termice (prin analogie electrică) a peretelui plan, cilindric sau sferic,

omogen sau neomogen.

Pentru rezolvarea acestor probleme, se fac următoarele ipoteze:

fluxurile termice sunt unidimenensionale, egale prin straturi neomogene şi constante în timp;

temperaturile suprafeţelor limită ale pereţilor sunt costante în timp;

coeficienţii de conductivitate termică a pereţilor nu depind de temperatură.

4.2.3. Modelarea matematică a transferului de căldură prin convecţie

Transferul de căldură prin convecţie se bazează pe legea lui Newton care are următoarea formă:

WtAQ.

, (4.13)

unde: este coeficientul de transfer de căldură prin convecţie, în W/m2K; Rcv = 1/ - rezistenţa

termică convectivă, în m2K/W; A – aria suprafeţei de schimb termic, în m

2, Δt – diferenţa de

temperatură, în K. [5]



29

Coeficientul de transfer de căldură prin convecţie este dificil de determinat, depinzând de foarte

mulţi factori, ce pot fi grupaţi în trei mari categorii:

factori hidrodinamici;

factori termofizici;

factori geometrici.

Datorită dependenţei deosebit de complexe a coeficientului de transfer de căldură convectiv,

pentru determinarea lui se apelează la teoria similitudinii, cu ajutorul căreia se obţin ecuaţii

criteriale care descriu un anumit caz de transfer de căldură. Criteriile de similitudine utilizate în

transferul de căldură convectiv sunt prezentate în tabelul 4.1.

Tabelul 4.1.

Criteriile de similitudine utilizate în transferul convectiv [98]

Denumirea criteriului Simbolul Relaţia de calcul

Reynolds Re /Re d

Prandtl Pr //Pr pca

Peclet Pe PrRePe

Nusselt Nu /dNu

Stanton St Pr)/(ReNuSt

Grashoff Gr 23 /tglGr

Biot Bi plBi /

Fourier Fo 2/ laFo

Galilei Ga 23 /glGa

Arhimede Ar 2

0

3 /glAr

Kutateladze K tcrK p/

Euler Eu 2/ wpEu

Newton Ne lwNe /

Colburn J 3/2PrStJ

Froude Fr gdwFr /2

Homocronicitate Ho dwHo /

Mărimile din tabelul 4.1 au următoarea semnificaţie: w este viteza fluidului, în m/s; d - diametrul

particulei, în m; ν - vâscozitatea cinematică, în m2/s; g - acceleraţia gravitaţională, în m/s

2; Δt -

diferenţa de temperatură, în K; λ - coeficientul de conductivitate termică, în W/mK; λp - coeficientul

de dilatare volumică, în K-1

; τ - timpul, în s; ρ, ρ0 - densităţile fluidului în două puncte diferite, în

kg/m3; Δp - diferenţa de presiune, în Pa; m - debitul masic de fluid, în kg/s; r - căldura latentă de

vaporizare-condensare, în J/kg.

Singurele criterii de similitudine care conţin coeficintul de transfer de căldură convectiv sunt:

criteriul Nusselt, folosit în regim staţionar şi criteriul Biot, folosit în regim tranzitoriu.

În marea majoritatea cazurilor se obţin funcţii care conţin produse de factori de forma:

...RePr KArGaGrFofNu . (4.14)

Din acestea se poate deduce valoarea coeficientului de transfer de căldură convectiv. Forma

generală a ecuaţiei (4.14) se particularizează în funcţie de tipul procesului.



30

Legea lui Newton, dtA

Q, reprezintă relaţia de definiţie a coeficientului de convecţie α.

Definirea în acest mod a transferului de căldură prin convecţie face ca în coeficientul de convecţie

să fie înglobaţi toţi factorii care influenţează procesul de convecţie: tipul mişcării, regimul de

curgere, proprietăţile fizice ale fluidului, forma şi orientarea suprafeţei de schimb de căldură. [3]

Convecţia este un proces de trasfer de energie, masă şi impuls. Energia este înmagazinată în

particulele de fluid şi trasportată ca rezultat al mişcării acestora.

Intensitatea procesului de transmitere a căldurii prin convecţie depinde într-o foarte mare măsură

de mişcarea de amestec a fluidului. În funcţie de cauza mişcării, convecţia este clasificată în:

convecţie liberă sau naturală (când mişcarea de amestec este rezultatul difereţelor de densitate

produse de gradienţii de temperatură) ;

convecţie forţată (când mişcarea de amestec este rezultatul uor cauze externe, cum ar fi: pompe,

ventilatoare etc.).

Relaţia de bază a trasferului de căldură prin convecţie propusă de Newton permite calculul

căldurii schimbate între un fluid şi suprafaţa unui perete:

tAttAQ pf (4.15)

sau:

,tttA

Qq pfs (4.16)

unde: Q este fluxul de căldură transferat prin convecţie, în W;qs – fluxul unitar de suprafaţă, în

W/m2;α – coeficient de schimb de căldură prin convecţie, în W/m

2 0C; tf, tp – temperatura

fluidului, respectiv, a suprafeţei peretelui, în 0C;Δt – diferenţa de temperatură între fluid şi perete, în

0C sau K; A – aria suprafeţei de schimb de căldură (de contact) dintre perete şi fluid, în m

2.

Comparând relaţiile (4.7) şi (4.8) rezultă expresia rezistenţei termice la schimbul de căldură prin

convecţie:

,/1 02 WCmRconv (4.17)

4.2.4. Modelarea matematică a transferului de căldură prin radiaţie

Radiaţia termică

Transferul de căldură prin radiaţie se datorează naturii electromagnetice a energiei schimbate sub

formă de cuante de energie.

Energia radiaţiei termice apare pe seama energiei interne a unui corp şi reprezintă oscilaţii

electromagnetice cu lungimea de undă cuprinsă aproximativ între 0,1 şi 100μm. Radiaţiile termice

respectă aceleaşi legi ca şi radiaţiile lumioase (se propagă în liniie dreaptă, se reflectă, se refractă, se

absorb etc.).

Trasmiterea căldurii prin radiaţie se realizează de la distanţă, fără contact termic între corpuri.

Fenomenul are sens dublu: un corp radiază energie, dar şi absoarbe energia emisă sau reflectată de

corpurile înconjurătoare [3],[5].



31

Relaţia de bază a transferului de căldură pri radiaţie a fost stabilită experimantal de Stefan şi

teoretic de Boltzmann, purtând numele de ecuaţia Stefan-Boltzmann. Ea exprimă fluxul de energie

radiantă emis de un corp negru absolut sub forma:

,4

0 TAQ (4.18)

unde: Q este fluxul de căldură transmis prin radiaţie termică, în W; 0 - coeficientul de radiaţie al

corpului negru (constanta Stefan-Boltzmann); 0 = 5,67·10-8

W/m2K

4; A – aria suprafeţei de

schimb de căldură, în m2;T – temperatura absolută a corpului, în K.

Transferul de energie radiantă între un corp negru, având temperatura T1 şi suprafaţa A1 şi un alt

corp negru cu temperatura T2>T1, care îl înconjoară pe primul şi a cărui suprafaţă absoarbe întreaga

radiaţie termică emisă de primul corp, este dată de relaţia:

.4

2

4

110 TTAQ (4.19)

Corpurile reale, numite cenuşii, emit sau absorb fluxuri de căldură radiată inferioare corpului

negru. Pentru aceste corpuri, coeficientul de radiaţie este 0 , unde 1 este o mărime

adimensională, denumită factor de emisie al corpului cenuşiu.

Dacă se echivalează transferul de căldură prin radiaţie cu un proces de schimb de căldură prin

suprafaţă, exprimat sub forma relaţiei (4.13), adică:

,4

2

4

101221 TTATTAQ rad (4.20)

în care: αrad este coeficientul de schimb de căldură prin radiaţie;ε12 – un factor care ţine seama de

factorii de emisie şi geometriile celor două corpuri reale;A – aria suprafeţei de schimb de căldură

(de calcul),atunci, prin analogie cu relaţia (4.5), se poate determina rezistenţa termică la schimbul

de căldură prin radiaţie sub forma:

.1

4

2

4

1012

21

TT

TTR

rad

rad (4.21)

Fiecare corp (cald) emite şi adsoarbe radiaţii de natură electromagnetică, ce se propagă sub forma

de unde electromagetice. Lungimea de undă a acestor radiaţii variază de la fracţiuni la microni

(radiaţii cosmice; γ, X), până la mii de kilometri (circuite electrice).

Nu toate radiaţiile conduc la efecte termice. Radiaţiile care se bucură de această proprietate sunt

denumite radiaţii termice. Acestea cuprind radiaţiile din spectrul vizibil (lungime de undă

λ=0,4...0,76μm) şi din spectrul infraroşu (λ=0,76...353μm). [3]

Pentru studiul cantitativ al schimbului de căldură prin radiaţie se vor preciza mai multe noţiuni:

Fluxul de căldură prin radiaţie, Q, reprezintă energia proprie de radiaţie termică emisă în

întregul spectru al lunigmilor de undă (λ=0... ), de către suprafaţa unui corp în unitatea de timp:

,Wd

dQQ (4.22)



32

Dacă fluxul de căldură prin radiţie, Q, întâlneşte

suprafaţa unui corp oarecare din mediul ambiant, o parte

din acest flux, QR, poate fi reflectată, o altă parte QA,

poate fi absorbită şi o parte, QD, poate traversa corpul

(fig. 4.2).

Legea conservării energiei, aplicată fenomenelor

prezentate anterior, permite să se scrie:

.DAR QQQQ (4.23)

Prin împărţirea relaţiei (4.20) cu fluxul de căldură prin

radiaţie incident, Q, se obţine:

Q

Q

Q

Q

Q

Q DAR1

(4.24)

sau

,1 DAR (4.25)

în care: R se numeşte factor energetic de reflexie; A – factor energetic de absorbţie;D– factor

energetic de transparenţă.

În mod evident .10 DsauAsauR

Factorii energetici depind de natura şi dimensiunile corpului şi de gradul de prelucrare a

suprafeţelor.

Se pot evidenţia următoarele cazuri particulare de corpuri:

absolut negre ,caracterizate prin: R=D=0 şi A=1 (absorb toate radiaţiile incidente);

absolut albe ,caracterizate prin: A=D=0 şi R=1 (reflectă toate radiaţiile incidente);

diatermane ,caracterizate prin A=R=0 şi D=1 (sunt transparente pentru toate radiaţiile

incidente);

cenuşii ,caracterizate prin: D=0 şi A+R=1 (absorb pe toate lungimile de undă o parte din

radiaţiile incidente).

Fluxul efectiv de căldură prin radiaţie, Qef, reprezintă suma dintre fluxul de căldură prin

radiaţie propriu (Q) unui corp şi fluxul de căldură reflectat (QR) – datorat unui flux incident, Qi şi se

poate expima matematic astfel:

,Ref QQQ

respectiv (4.26)

,ief QRQQ

Pentru corpurile cenuşii, relaţia (4.23) devine:

.1 ief QAQQ (4.27)

Puterea de emisie, E, reprezintă fluul de radiaţie propriu emis de către unitatea de suprafaţă a

unui corp, în întregul spectru al lungimilor de undă (λ=0... ):

Fig. 4.2. Fluxul de căldură prin

radiaţie [3]



33

./ 2mWdS

QdE (4.28)

Puterea de emisie efectivă, Eef, se defineşte asemănător puterii de emisie, E, dar în locul

fluxului de radiaţie propriu apare fluxul de radiaţie efectiv:

2/ mW

dS

QdE

ef

ef . (4.29)

Pentru corpurile cenuşii, ţinând seama de relaţia (4.27), se poate scrie:

.1 ief EAEE (4.30)

Intensitatea de radiaţie, Iλ, numită şi puterea de emisie monocromatică, reprezintă puterea de

emisie a unui corp pentru a anumită lungime de undă şi se defineşte cu relaţia:

.lim0 d

dEEEI (4.31)

4.3. Particularităţile uscării convective a legumelor şi fructelor

Uscarea convectivă este cel mai răspândit procedeu de eliminare a umidităţii din legume şi fructe,

atât datorită simplităţii procedeului, cât, mai ales, al multiplelor posibilităţi de a obţine, cu cheltuieli

reduse, o calitate bună, într-un timp scurt. [85]

4.3.1. Algoritmul calculului termic al instalaţiilor de uscare convectivă a legumelor şi

fructelor

Calculul termic al uscătoarelor are drept scop stabilirea consumurilor de agent termic şi de

căldură, în strânsă dependenţă cu tehnologia uscării, parametrii de funcţionare şi tipul instalaţiei

[98]. Principiul de funcţionare al instalaţiilor de uscare cu aer sau amestec de aer-gaze de ardere

constă în preluarea unei cantităţi de umiditate de către agentul termic de la produsul supus uscării,

după care urmează îndepărtarea totală sau parţială din uscător a agentului de uscare.

Schema instalaţiei de uscare cu aer cald este prezentată în figura 4.3.

Fig. 4.3. Schema instalaţiei de uscare cu aer cald [98]

Produsul umed intră prin pâlnia de încărcare PI şi cu ajutorul unui dispozitiv de transport se

deplasează în lungul camerei de uscare CU până la racordul de ieşire RI. Aerul rece, aspirat de

ventialtorul V, se încălzeşte cu ajutorul bateriilor BI, apoi circulă în contracurent cu materialul supus

uscării, absorbind o parte din umiditatea materialului, după care este eliminat din uscător. Uneori



34

aerul se încălzeşte suplimentar în camera de uscare cu ajutorul bateriilor suplimentare de încălzire

BSI.

Ventilatorul aspiră aerul din exterior cu starea 0 (t0, x0, h1+x,0, φ0) şi îl refulează în bateria de

încălzire, în care se încălzeşte până la starea 1 (t1, x1=x0, h1+x,1, φ1), stare cu care intră în camera de

uscare. La ieşirea din camera de uscare, aerul are starea 2 (t2, x2, h1+x,2, φ2). În cazul uscătorului

teoretic, se neglijează pierderile de căldură către mediul exterior, se acceptă egalitatea temperaturii

de intrare şi ieşire a materialului supus uscării şi lipsa încălzirii suplimentare în camera de uscare.

În uscător se introduce un debit de material umed D1. Dacă se notează cu Dusc debitul de material

uscat şi cu W1 umiditatea conţinută de material în starea 1, se poate scrie:

hkgWDD usc /11 . (4.32)

În urma uscării, umiditatea materialului scade de la W1 la W2 astfel că debitul de material la

ieşirea din uscător se poate exprima astfel:

hkgWDD usc /22 . (4.33)

Umiditatea eliminată prin uscare este:

hkgWWDDW /2121 . (4.34)

Exprimarea umidităţii se poate face şi cu ajutorul noţiunii de conţinut specific de umiditate:

100100

2,1,2,21,1 uscuscuscumum wwDwDwDW . (4.35)

În mod curent, conţinuturile specifice de umiditate se determină cântărind exact un număr mare de

probe iniţiale şi finale şi efectuând o mediere a rezultatelor obţinute.

Bilanţul de umiditate al procesului de uscare permite determinarea debitului de agent de uscare.

Neglijând pierderile de agent de uscare prin neetanşeităţi, bilanţul umidităţii se compune din

umiditatea materialului şi a agentului de uscare:

hkgWxmWxm aa /1010 2

3

21

3

0 , (4.36)

unde: ma este debitul necesar de agent de uscare, în kg/h; x0 şi x2 - conţinuturile de umiditate ale

agentului de uscare la intrarea şi ieşirea din camera de uscare, în g vap/kg agent uscat.

Din relaţia (4.33) se obţine debitul de agent de uscare:

hkgxx

W

xx

WWma /

1010 3

02

3

02

21 . (4.37)

Fluxul termic necesar încălzirii aerului este:

hkJhhmQ xxa /0,11,1 . (4.38)

Bilanţul termic teoretic al camerei de uscare este:

2,121,11 xaxa hmhm . (4.39)

Consumul specific de căldură este:

umiditatekgkJxx

hh

xxm

hhm

W

Qq

xx

a

xxa/

1010 3

02

0,11,1

3

02

0,11,1 (4.40)

4.3.3. Optimizarea energetică prin stabilirea influenţei regimului termic asupra cineticii

procesului de uscare

Regimul de uscare este caracterizat prin trei parametri: temperatură, umiditate relativă şi viteză de

uscare. Valorile acestor parametri influenţează atât durata procesului de uscare, cât şi calitatea

materialului supus uscării. Regimul de uscare trebuie să fie optimizat, în sensul găsirii unei durate

minime de uscare, cu un consum minim de căldură, la care să corespundă cele mai bune proprietăţi

tehnologice ale legumelor şi fructelor uscate.



35

Pe baza cercetărilor experimentale ale unui mediu coloidal s-au obţinut următoarele concluzii

[98] :

creşterea temperaturii agentului de uscare cu 50C, conduce la reducerea timpului de uscare cu

6...8% ;

reducerea umidităţii relative a agentului de uscare de la 85% la 60%, conduce la reducerea

duratei de uscare cu aproximativ 8...10%;

creşterea vitezei agentului de uscare de la 2 m/s la 7,6 m/s conduce la reducerea duratei de

uscare cu 15...18%;

prin creşterea grosimii stratului de material de trei ori se obţine mărirea duratei procesului de

uscare cu 15...18%;

În cazul unui mediu capilar – poros se obţin următoarele concluzii:

reducerea umidităţii relative a agentului de uscare de la 75,8% la 17,7% conduce la o scădere

a vitezei de uscare de aproape 4,5 ori;

mărirea temperaturii agentului de uscare de la 30 la 600C produce o creştere a vitezei de

uscare în prima perioadă de circa 2,5 ori.

Umiditatea relativă influenţează viteza de uscare, în special, în perioada a doua a procesului, după

atingerea celui de al doilea punct critic influenţa scăzând. La temperaturi joase, creşterea umidităţii

agentului de uscare influenţează puţin asupra vitezei de uscare în perioada a doua a procesului.

Creşterea vitezei agentului de uscare (la temperatură şi umiditate relativă constante) duce la

mărirea intensităţii de uscare în prima perioadă, valoarea coeficientului de difuzie modificându-se

puţin, ceea ce antrenează creşterea conţinutului critic de umiditate.

Mărirea umidităţii agentului de uscare provoacă scăderea vitezei de uscare şi creşterea

coeficientului de difuzie, explicată prin mărirea temperaturii agentului de uscare.

Creşterea temperaturii agentului de uscare, la o umiditate relativă constantă, provoacă, în acelaşi

timp, mărirea vitezei de uscare şi a coeficientului de difuzie. Valoarea coeficientului de difuzie

creşte cu mărirea temperaturii materialului, la temperaturi scăzute crescând lent, după care urmează

un salt brusc în zona temperaturilor ridicate.

4.4. Optimizarea energetică a procesului de uscare convectivă prin întocmirea

bilanţului de masă al incintei de uscare

Materialele cu structură fibroasă, poroasă, gelatinoasă, de natură organică, în care legătura

umidităţii cu materialul este puternică, prezintă valori ridicate ale umidităţii de echilibru, migrarea

umidităţii prin interiorul lor având loc prin difuzie. Ponderea zonei de uscare cu viteză constantă

este mică sau lipseşte complet. În cazul forţării unei viteze de uscare prea mari, diferenţa între

umiditatea straturilor superficiale şi umiditatea miezului, poate provoca deteriorarea ireversibilă a

produsului prin crăpare, răsucire, exfoliere. De aceea, viteza de uscare a acestor materiale este

limitată, iar intensitatea transferului de căldură nu trebuie să depăşească acest prag de suportabilitate

[2],[10],[54].

4.4.1. Bilanţul de masă al incintei de uscare

Bilanţul de masă al incintei de uscare este exprimat prin relaţia :

WxxLGwGwGG 12221121 , (4.117)

Bilanţul de masă al incintei de uscare este exprimat prin relaţia :

WxxLGwGwGG 12221121 , (4.93)



36

unde: G1 reprezintă masa de material umed, în kg; G2 - masa de material uscat, în kg; w1 -

umiditatea relativă a materialului la intrarea în uscător,în %; w2 - umiditatea relativă a materialului

la ieşirea din uscător, în %; L - debitul de aer uscat, în kg/s; x1 - umiditatea absolută a aerului la

intrarea în uscător, în %, x2 este umiditatea absolută a aerului la ieşirea din uscător, în %; ΔW -

cantitatea de umiditate evacuată din material, în kg/s.

Înlocuind termenii cu valorile cunoscute, de exemplu, pentru 100 g roşii cu umiditatea iniţială de

94%, iar cea finală de 8%, la un debit de aer uscat de 0,481 kg/s, cantitatea de umiditatea evacuată

din material este ΔW= 0,009 kg/s.

Scăderea umidităţii se poate calcula cu formula [108]:

%47,93100100 2

21

W

WWU . (4.94)

Când nu sunt pierderi de material, cantitatea de substanţă uscată rămâne constantă şi înainte şi

după uscare. Acest lucru poate fi exprimat matematic cu ajutorul formulei:

kgW

GW

GGU 006,0100

100

100

100 22

11 . (4.95)

Deci, G2 = 0,0065 kg.

Valorile lui G1, respectiv G2 pot fi exprimate astfel:

.0065,0100

100

,099,0100

100

2

112

1

221

kgW

WGG

kgW

WGG

(4.96)

Umiditatea îndepărtată prin uscare reprezintă diferenţa dintre masa materialului umed şi masa

materialului uscat:

kgGGW 0925,021 . (4.97)

Înlocuind valoarea lui G2 din ecuaţia (4.96) în relaţia (4.97) se obţine:

.0925,0100

,0925,0100

100

2

211

2

111

kgW

WWGW

sau

kgW

WGGW

(4.98)

Similar, înlocuind valoarea lui G1 se obţine:

kgW

WWGW

sau

kgW

WGGW

0931,0100

0931,0100

100

1

212

1

222

(4.99)

4.5. Optimizarea energetică a mini-uscătorului de laborator prin utilizarea la

capacitatea nominală de încărcare

La modul general, bilanţul energetic al unei etuve coincide cu bilanţul termic al camerei de uscare

şi este recomandat a se realiza prin bilanţul puterilor electrice [11].



37

Mini-uscătorul pentru legume şi fructe folosit în laborator, cu rezistenţe electrice şi ventilare a

aerului se consideră a avea randamentul teoretic apropiat de 1, deoarece randamentul acestuia se

confundă cu randamentul camerei de uscare. Pentru calculul randamentului energetic se utilizează

schema prezentată în figura 4.17.

Fig. 4.17. Schema bilanţului termoenergetic la încălzirea electrică [11]

Ecuaţia generală a bilanţului termic are forma:

WPPPP ptpeu , (4.105)

în care: P reprezintă cantitatea totală de energie consumată în mini-uscător, în W; Pu – puterea

consumată în mod util, în W; Ppe – puterea pierdută pe cale electrică, în W; Ppt – puterea pierdută pe

cale termică, în W.

În cazul uscării feliilor de roşie la temperatura de 300C, conform valorilor înregistrate de aparatul

de măsură a consumului de energie electrică [124], P= 116 W.

Pe de altă parte, cantitatea totală de energie, P, consumată în mini-uscător, se poate scrie şi sub

forma:

WPPP iuc , (4.106)

în care: Pc reprezintă cantitatea de energie consumată pentru uscare, în W; Piu – cantitatea de

energie introdusă în incinta de uscare, în W.

Determinarea cantităţii de energie introdusă în incinta de uscare

WtcMP ppiuiu , (4.107)

în care: Miu reprezintă cantitatea de produs introdusă în mini-uscător, în kg; cp – căldura specifică a

produsului, în J/kgK; tp – temperatura produsului la intrarea în mini-uscător, în K, Piu= 28,31 W

Determinarea energiei utile a mini-uscătorului, Pu

WQ

Pu

u6,3

, (4.108)

în care: uQ reprezintă căldura consumată în mod util de către mini-uscător şi se calculează cu

relaţia:

evipu QQQ , (4.109)



38

în care: Qip reprezintă cantitatea de căldură necesară încălzirii produsului, în J; Qev – cantitatea de

căldură necesară evaporării apei din produs, în J.

JttcMQ ppepiuip, (4.110)

în care: pc reprezintă căldura specifică medie a produsului supus uscării, în J/kgK; tpe – temperatura

produsului la ieşirea din mini-uscător, în K; tp – temperatura produsului la intrarea în mini-uscător,

în K, Qip = 0,665 J.

Jtcrtcw

MQ iuaburpapa

p

ev 100100100

, (4.111)

unde: M reprezintă masa de produs care prin evaporare îşi modifică proprietăţile fizice, în kg; pw -

umiditatea produsului, în %; r – căldura de vaporizare a apei la temperatura din incinta de uscare, în

J/kgK (în cazul studiat, temperatura reglată a fost de 300C, adică 303K); capă – căldura specifică a

apei, în J/kgK; aburc - căldura specifică a aburului, în J/kgK; iut - temperatura din incita de uscare, în

K, Qev= 27,06 J, deci uQ = 27,725 J şi Pu= 7,701 W.

Determinarea pierderilor de natură termică, Ppt

Aceste pierderi sunt similare cu cele de la uscătoarele cu combustibil, determinându-se cu aceleaşi

relaţii, operându-se transformările aferente.

WQ

Ppu

pt6,3

, (4.112)

kgJtcMQ pupupupu / , (4.113)

în care: puM reprezintă cantitatea de produs uscat scos din mini-uscător, în kg; puc - căldura

specifică a produsului uscat, în J/kgK; put - temperatura produsului uscat, în K, Qpu= 98,75 J/kg,

deci Ppt= 27,43 W.

Determinarea cantităţii de energie pierute pe cale electrică, Ppe

WPPPP ptupe , (4.114)

în care: Ppereţi reprezintă cantitatea de energie pierdută de către sistem prin pereţi, în W, Ppe= 80,867

W.

Determinarea indicatorilor de eficienţă ai mini-uscătorului

Randamentul termic al mini-uscătorului, ηt

%100P

Put , (4.115)

Deci, în cazul uscării a 100 g de felii de roşie cu grosimea de 5 mm la temperatura de 300C t =

6,63%.



39

Dacă cantitatea de felii de roşie cu grosimea de 5 mm ar fi fost de 3 kg, randamentul termic

rezultat în urma calculelor ar fi de 75%, 6 kg – 85%, 10 kg – 90%, după cum este prezentat în

figura 4.18.

Consumul specific de energie electrică, qe

kgWhM

Pq

pu

c

e / . (4.116)

unde: WPPPPP iuptpeuc )( . (4.117)

Din calcul rezultă că qe= 87,53 Wh/kg.

Variatia randamentului termic in functie de gradul de

incarcare al incintei

0

20

40

60

80

100

0,1 kg 3 kg 6 kg 10 kg

Cantitatea de produs, kg

Ran

dam

en

tul,

%

Evolutia randamentului

termic

Fig. 4.18. Evoluţia randamentului termic în funcţie de gradul de încărcare al incintei

Din graficul prezentat în figura 4.18 se poate observa că randamentul termic al mini-uscătorului

este direct proporţional cu gradul de încărcare al incintei. Se constată că la o cantitate mică de

produs (100 g) randamentul termic al echipamentului este scăzut datorită pierderilor pe cale

electrică foarte mari (80,86 W), comparativ cu valoarea puterii utile care în cazul considerat a fost

de 7,701 W . Astfel, o variantă de optimizare energetică a procesului de uscare în mini-uscătorul de

laborator este creşterea gradului de încărcare a incintei. În cazul încărcării nominale (10 kg)

randamentul termic are valoarea de 90%, valoarea puterii utile fiind de 816 W.

4.6. Optimizarea energetică a camerelor de uscare prin stabilirea design-ului

corespunzător

Prin design interior al camerei de uscare, se consideră în cadrul acestei lucrări modul de

poziţionare a gurilor de admisie a agentului termic şi de evacuare a aerului încărcat cu

umiditatea preluată de la produsele vegetale. În acest caz simularea se face cu programul

SolidWorks care este prezentat în continuare.

4.6.1. Prezentarea soft-ului SolidWorks

SolidWorks este un pachet de programe de modelare geometrică 3D asistată de calculator,

destinat proiectaţilor, care are inclus o serie de instrumente utile la analiza cu elemente finite, la

simularea fluxului de gaze sau lichide în diverse medii şi geometrii etc.



40

Un model SolidWorks este o piesă individuală, un ansamblu de piese sau o reprezentare 2D. În

general, modelarea unei piese începe cu o schiţă, de la care se generează ulterior blocul grafic de

construcţie de bază şi apoi se adaugă celelalte elemente de construcţie necesare finalizării

modelului.

SolidWorks Flow Simulation este un modul al programului SolidWorks care reprezintă un

instrument puternic şi complex pentru realizarea simulărilor dinamicii fluidelor. Se pot realiza cu

uşurinţă simulări ale curgerii fluidelor, transferului termic în fluide şi solide, care sunt esenţiale

pentru un design corect [78], [91], [94].

4.6.2. Simularea circulaţiei agentului termic în incinta de uscare

În cazul procesului de uscare al legumelor şi fructelor nu pot fi realizate simulări pentru mai multe

regimuri de temperatură folosind aceleaşi funcţii de transfer, deoarece modelul obţinut este

optimizat pentru fiecare caz în parte. În schimb, pot fi realizate simulări pentru diferite design-uri

interioare ale echipamentului de uscare, pentru a observa modul în care fluxul de aer circulă în

incintele de uscare fără a se lua în considerare existenţa produselor pe suprafeţele de uscare din

incintă.

Astfel, s-au ales trei variante de circulaţie a agentului de uscare în cadrul aceleiaşi forme a

incintei, considerate ca fiind cele mai folosite în domeniul uscării convective a legumelor şi

fructelor. Diferenţierea dintre ele este reprezentată de

poziţiile orificiilor şi de modul în care este introdus şi evacuat

fluxul de aer [91], [116], [117].

Pentru simulările efectuate s-au folosit dimensiunile mini-

uscătorului de laborator AC60: lungimea – 0,540 m, lăţimea –

0,522 m, înălţimea – 0,640 m.

Varianta I simulată este cea existentă la echipamentul din

laboratorul de specialitate al Facultăţii de Alimentaţie şi

Turism (fig. 4.18), la care aerul încălzit la temperatura dorită,

este introdus prin partea din spate şi evacuat prin fantele de pe

părţile laterale ale acesteia.

Pentru ca simularea să fie cât mai exactă au fost alese

următoarele setări:

Pentru ca simularea să fie cât mai exactă au fost alese următoarele setări:

tip de analiză: intern pentru studiul transferului termic în solide (fig. 4.19);

tipul fluidului: aer cu forma fluxului laminară şi turbulentă, cu umiditatea specificată (fig. 4.20);

parametrii aerului din interior la momentul t0 = 0 s al simulării sunt cei prezentaţi în figura 4.21.

În continuare sunt definite viteza şi temperatura aerului introdus prin zona de admisie (fig. 4.22),

unde, conform măsurătorilor efectuate, viteza aerului este de 4 m/s, temperatura de 303,2 K şi

umiditatea de 75 %.

Fig. 4.22. Definirea parametrilor

fluxului de aer introdus în etuvă

Fig. 4.23. Numărul de elemente finite

necesare simulării

Fig. 4.18. Modelul 3D al

mini-uscătorului de laborator



41

După ce au fost parcurse aceste etape se poate porni simularea. În funcţie de dimensiunea şi

complexitatea schiţei, dar şi de performanţele PC-ului pe care se rulează simularea se poate selecta

gradul de rafinament al acesteia (numărul de elemente finite pentru care se face calculul).

În modelul simulat, existent în laboratorul Facultăţii de Alimentaţie şi Turism, se realizează o

discretizare folosind ca element finit forma geometrică de pătrat. Numărul de elemente finite

reprezentând fluidul este de 54236, numărul de elemente finite reprezentând solidul este de 15930,

iar numărul de elemente finite care definesc elementele parţiale este de 49080 (fig. 4.23).

Pentru fiecare tip contructiv de etuvă au fost realizate simulări pentru fiecare regim de

temperatură, respectiv la 300, 40

0, 50

0 şi 60

0C.

În figurile 4.26, a şi b este prezentat modul în care fluxul de aer se manifestă în interiorul

incintei de uscare, la temperatura de 300C. În figura 4.27, a este prezentat modul în care

temperatura solidelor este influenţată de fluxul de aer, iar în figura b sunt prezentate atât

temperatura fluxului de aer, cât şi cea a solidelor.

a b

Fig. 4.26. Variaţia temperaturii fluxului de aer

a b

Fig. 4.27. Variaţia temperaturii solidelor (a), variaţia temperaturii fluxului de aer şi a solidului (b)

În figurile 4.28, a şi b este prezentat modul în care fluxul de aer se manifestă în interiorul

incintei de uscare, la temperatura de 400C. În figura 4.29, a este prezentat modul în care

temperatura solidelor este influenţată de fluxul de aer, iar în figura b sunt prezentate atât

temperatura fluxului de aer, cât şi cea a solidelor.



42

a b


a b


În figurile 4.30, a şi b este prezentat modul în care fluxul de aer se manifestă în interiorul incintei

de uscare, la temperatura de 500C. În figura 4.31, a este prezentat modul în care temperatura

solidelor este influenţată de fluxul de aer, iar în figura b sunt prezentate atât temperatura fluxului de

aer, cât şi cea a solidelor.

a b




43

a b


În figurile 4.32, a şi b este prezentat modul în care fluxul de aer se manifestă în interiorul incintei

de uscare, la temperatura de 600C. În figura 4.33, a este prezentat modul în care temperatura

solidelor este influenţată de fluxul de aer, iar în figura b sunt prezentate atât temperatura fluxului de

aer, cât şi cea a solidelor.

a b


a b


Similar cu simularea prezentată anterior, se fac simulări şi cu celelalte două configuraţii ale

modului de admisie şi evacuare a aerului din incinta de uscare. Pentru o comparaţie relevantă,



44

datele constructive rămân neschimbate, însă, datorită schimbărilor de geometrie ale echipamentului,

numărul de elemente finite şi timpul de calcul variază.

În varianta a II-a de simulare zona de admisie a agentului de uscare se află poziţionată în partea de

sus a etuvei, iar fantele pentru evacuarea aerului se găsesc pe părţile laterale ale acesteia. În

varianta a III-a, introducerea aerului se face prin partea de jos a etuvei, iar evacuarea prin fantele

poziţionate pe pereţii laterali, în partea de sus. Cu toate că această variantă este similară cu varianta

a II-a de simulare, studiul ei s-a considerat important din considerentul că densitatea aerului cald

fiind mai mică decât cea a aerului rece, tendinţa lui este de urcare şi astfel asigură o circulaţie

uniformă prin stratul de material supus uscării.



45

5. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND OPTIMIZAREA

CONSUMURILOR EERGETICE LA USCAREA LEGUMELOR ŞI

FRUCTELOR

5.1. Obiectivele cercetării experimentale

Obiectivul pricipal al cercetării experimentale este reprezentat de studiul proceselor de uscare a

legumelor şi fructelor în vederea optimizării energetice a acestora, în condiţiile asigurării unei

calităţi corespunzătoare a produselor finite. Optimizarea energetică se va aprecia prin

intermediul optimizării duratei de deshidratare a aceluiaşi produs în variante tehnologice

diferite.

În vederea îndeplinirii obiectivului principal a fost necesară parcurgerea şi îndeplinirea

secvenţială a următoarelor obiective complementare:

alegerea corectă a obiectelor cercetării experimentale;

conceperea unei metodici generale de cercetare experimentală şi a metodicilor activităţilor

preliminare, de cercetare experimentală în laborator şi de cercetare experimentală pe standul

realizat, cu folosirea energiei solare;

alegerea aparaturii folosite la cercetarea experimentală;

conceperea şi realizarea unui stand complex pentru cercetarea experimentală a influenţei

diferiţilor parametri asupra procesului de uscare a legumelor şi fructelor, prin utilizarea energiei

solare;

monitorizarea caracteristicilor energiei solare în zona Braşov (temperatura aerului, intensitatea

radiaţiei luminoase, umiditatea relativă a aerului, viteza aerului) pe perioada cercetărilor

experimentale şi pe cea considerată optimă pentru folosirea acesteia la uscarea legumelor şi

fructelor;

desfăşurarea cercetărilor experimentale conform metodicilor stabilite anterior;

analiza caracteristicilor fizico – chimice ale produselor proaspete şi a celor rezultate în urma

procesului de uscare şi compararea acestora în vederea stabilirii regimului optim de lucru;

înregistrarea, analiza şi prelucrarea datelor cercetărilor experimentale;

compararea rezultatelor cercetărilor experimentale în diferite variante tehnologice de

deshidratare;

stabilirea variantelor optime de uscare a legumelor şi fructelor, sub aspectul obţinerii calităţilor

finale impuse produselor deshidratate, cu durate minime de uscare, deci cu consumuri energetice

minime.

Restricţiile calitative impuse procesului de deshidratare a legumelor şi fructelor se referă la

păstrarea cât mai apropiată a culorii produselor finite de cea a produselor proaspete şi a

conţinutului de elemente nutritive, exprimat prin variaţia conţinutului de vitamina C, în

concordanţă cu dimensiunile minime ale feliilor, solicitate de destinaţia produselor finite.

5.2. Obiectele cercetării experimentale

Obiectele cercetării experimentale sunt reprezentate de produsele vegetale supuse procesului de

uscare, în acest caz, roşiile, morcovii şi merele, precum şi de echipamentele tehnice utilizate.



46

În cazul roşiilor (fig.5.1), au fost alese trei categorii de mărimi, respectiv roşii cu diametrul de

30 mm sau roşiile cherry, roşii cu diametrul de 60 mm şi roşii cu diametrul de 80 mm. Operaţiile

premergătoare procesului de uscare propriu-zis sunt operaţiile de spălare, cântărire, măsurarea

volumului, feliere în forma dorită [72].

Morcovii (fig.5.2) sunt reprezentaţi la fel de trei categorii de mărime, şi anume: morcovi cu

diametrul de 15, 20 şi respectiv 30 mm.

În cazul merelor (fig.5.3), categoriile de mărime alese sunt cele de 40, 50 şi de 70 mm.

Sistemul de feliere este acelaşi pentru toate categoriile de produse, şi anume:

tăierea în jumătate;

tăierea în patru bucăţi;

tăierea în felii cu grosimea de 5 mm;

tăierea în felii cu grosimea de 10 mm.

Echipamentele tehnice utilizate la cercetările experimentale au fost mini-uscătorul de laborator

AC60 şi standul proiectat şi realizat ca parte a acestei lucrări, care se prezintă în continuare [75].

Standul experimental pentru uscarea legumelor şi fructelor (fig. 5.4), care utilizează energia

solară, este compus din cadrul 1 al uscătorului , suprafeţele de uscare 2, ventilatoarele 3, panoul

fotovoltaic 4, dispozitivul de reglare a unghiului de înclinare a suprafeţelor de uscare 5.

Fig. 5.4. Standul experimental

Cadrul este format din profile metalice îmbinate prin sudare sau cu şuruburi şi este amplasat pe

trei roţi autoorientabile, care permit deplasarea standului în poziţiile optime de valorificare a

energie solare sau de evitare a intemperiilor. Cele trei suprafeţe de uscare sunt nişte tabliere din

lemn, care au fost împărţite în trei părţi egale, vopsite în negru, gri şi alb. Tablierele din lemn sunt

Fig.5.3. Mere


Fig.5.2. Morcovul


Fig.5.1. Tomate







47

aşezate pe trei etaje, iar cu ajutorul unui mecanism pot fi înclinate astfel încât să valorifice cât mai

bine potenţialul energiei solare. Pe cadrul standului s-a montat şi instalaţia cu panouri fotovoltaice

pentru asigurarea energiei electrice necesare antrenării ventilatoarelor ataşate fiecărei suprafeţe de

expunere a produselor pentru uscare.

Camera de uscare face parte din aparatura de laborator folosită pentru cercetarea experimentală a

procesului de uscare al produselor agricole. Modelul AC60 intră în categoria mini-uscătoarelor cu

ventilaţie forţată şi reglarea temperaturii din grad în grad, între +50...250

0C.

În general, acest model este folosit pentru determinarea conţinutului de apă şi de substanţă uscată

din produse prin încălzirea lor la 1050C, pentru sterilizare la temperaturi ridicate, dar şi pentru

uscarea la temperaturi mai reduse a unor cantităţi relativ mici de produse vegetale.(fig. 5.5).

Fig. 5.5. Mini-uscător de laborator AC60

Caracteristicile tehnice ale etuvei Precisa AC60 sunt prezentate în tabelul 5.1.

Tabelul 5.1.

Caracteristicile tehnice ale etuvei Precisa AC60 (www.precisa.ro)

Caracteristica tehnică Valoarea

Capacitate 58 l

Număr de rafturi (standard) 2

Gama de temperatură ambient +5 ...+250 ºC

Uniformitate maximă la 105 °C +/- 1.2 °C

Fluctuaţie maximă a temperaturii +/- 0.2 °C

Dimensiuni externe L x l x H 522 x 540 x 640 mm

Dimensiuni interne W x D x H 400 x 370 x 390 mm

Material interior Otel inox 304

Acoperire exterioară Vopsea epoxidică

Incărcare maximă pe raft (legume sau fructe) 5 kg

Timer 99h59min

Senzor de temperatură Pt 100

Alimentare 230 V / 50 Hz

Putere nominală 1 kW

5.3. Metodica cercetării experimentale

În vederea atingerii obiectivului general al cercetărilor experimentale, precum ți a obictivelor

subsidiare specificate în capitolul 5.1, s-a conceput şi urmărit metodica generală de cercetare

experimentală prezentată în figura 5.6.

În vederea îndeplinirii metodicii generale au fost realizate următoarele activităţi:

acţiuni preliminare cercetărilor experimentale;

cercetări experimentale în laborator;

cercetări experimentale pe standul experimental.



48

Fig. 5.6. Metodica generală de cercetare experimentală

Locul de desfăşurare a cercetărilor experimentale

Laborator Pe stand

Obiectele cercetării experimentale

Mere

(40, 50, 70 mm)

Echipamente folosite

Mini-uscătorul de laborator

Balanţă analitică Sartorius

Exicator

Echipament de uscare

Panou solar Solar Tech Baterie de acumulatoare Effeckta

Ventilator A4Tech120 Piranometru SDL-1

Termo-anemometrul KIMO tip

VT300 Termometrul în infraroşu Fluke

568

Mod de feliere

2 bucăţi 4 bucăţi Felii de 5mm

Felii de 10mm

Cu energie electrică Cu energie solară

Parametrii urmăriţi

Temperatura

Viteza agentului de uscare Durata de uscare

Consumul energetic Umiditatea

Caracteristicile fizico-chimice

Sistem de uscare

Roşii (30, 60, 80

mm)

Morcovi (15, 20, 30

mm)



49

5.4. Aparatura folosită la cercetarea experimentală

5.4.1. Aparat pentru măsurarea consumului de energie electrică Qualistar View (fig. 5.7)

(www.chauvin-arnoux.com)

Fig. 5.7. Aparat de măsură a consumului de energie electrică Qualistar View

(www.chauvin-arnoux.com)

Caracteristicile tehnice ale aparatului Qualistar View sunt prezentate în tabelul 5.2.

Tabelul 5.2

Caracteristici tehnice Qualistar View 8334B (www.chauvin-arnoux.com)

Model CA 8332/ CA 8334B

Producător CHAUVIN-ARNOUX

Afişaj LCD full-grafic, color, cu iluminare

Mod de afişare numeric, forme de undă, armonici, diagrame, grafic, tabel,

histograme

Tensiuni de intrare directe,

3 faze + N

Stea: 0 … 480 V

Triunghi: 0 … 830 V

Programare rap. transf. U -

Armonici tensiune ord. 1...50, THD

Interarmonici tensiune -

Dezechilibru tensiuni

(diagramă Fresnel) reprezentare vectorială U+I

Evenimente tranzitorii trigger programabil >78ms(numai CA 8334)

Flicker PST, PLT

Analiza calităţii energiei (EN 50160)

Curenţi de intrare 3

Traductori de curent cleşti, AMP-flex

Domenii de curent 5/ 240/ 1000/ 1400/ 3000 A

Programare rap. transf. I adaptor



50

Dezechilibru curenţi

(diagramă Fresnel) reprezentare vectorială U+I

Curent de nul calculat

Armonici de curent ord. 1...50, THD

Interarmonici curent -

Valori statistice măsurate efective, vârf, min, max, medie, factor de formă

Programare alarme -

Intrări analogice -

Măsurare puteri activă, reactivă, aparentă, sumă

Factor de putere (cos φ) PF, DPF, Tan, sumă

Măsurare energie activă, reactivă, aparentă, sumă, sens +/-

Frecvenţa fundamentală 50 Hz sau 60 Hz

Frecvenţa de eşantionare 12,8 kHz pe canal

Osciloscop (pentru U şi I)

Vectorscop (U şi I simultan)

Salvare ecran max. 12 ecrane

Memorie internă 2 MB (8332) / 4 MB (8334)

Selecţie interval de măsură 1/ 5/20s, 1/2/5/10/15 min. 1h, 2h

Perioadă de înregistrare 165 zile cu interval de măs. de 10 min. (cu 4 MB)

Software specializat Qualistar, DataViewer

Interfaţă comunicaţie RS-232 - optic

Alimentare (autonomie) acumulator NiMH (10 ore)

5.4.2. Panou fotovoltaic Solar Tech (www.solar-tech.ro)

Panourile fotovoltaice Solar Tech (fig.5.8) sunt construite din celule solare laminate între foi de

vinilacetat etilenic (EVA), ultra-transparente, antişoc, acoperite cu sticlă tratată special care

protejează modulul împotriva efectelor climatice sau mecanice.

Durata de viaţă şi funcţionare a unui panou este de 25 de ani.

Cadrul acestor panouri este din cornier de aluminiu cu o grosime

de 3,5 cm care este pregăurit pentru instalare facilă.

Panourile se pot utiliza pentru diverse aplicaţii: rezidenţiale sau

industriale.

Acestea pot asigura energie electrică în locatii izolate.

Caracteristicile tehnice ale acestui tip de panou sunt :

Vârf de putere: 50 W;

Tensiune de lucru: 12 V;

Curent la putere maximă (Imp) : 3 A;

Curent la scurt circuit (Isc) : 3,3 A;

Tensiune la circuit deschis (Voc) : 21 V;

Tensiune la putere maximă (Vmp) : 16,7 V;

Temperatura nominală de lucru a celule: 46 (±2) oC;

Tensiunea maximă a sistemului: 600 V;

Limite de temperatură: -40…+90 oC;

Rezistenţa la grindină, viteza de impact: 90 km/h;

Presiunea pe suprafaţă la viteza vântului: 200 km/h;

Umiditate relativă: până la 100 %;

Dimensiuni: 793x541x35 mm;

Fig.5.8. Panou fotovoltaic

(www.solar-tech.ro)



51

Greutate: 6,2 kg;

Toleranţa datelor tehnice: ±5%.

5.4.4. Ventilator ANTEC TriCool 120mm (fig. 5.10) (www.antec.com)

Caracteristicile tehnice ale ventilatorului ANTEC TriCool 120mm sunt:

Alimentare: 12 V DC (curent continuu);

Putere: 3 W;

Intensitatea curentului: 0,25 A;

Numarul treptelor de turaţie: 3;

Treptele de turaţie: 1200 rot/min; 1600 rot/min; 2000 rot/min;

Debitul de aer: 39 CFM; 56 CFM; 79 CFM;

Nivel de zgomot: 25 dB; 28 dB; 30 dB.

5.4.5. Piranometrul SDL-1 Solar Data Logger

(www.echipot.ro)

Piranometrul (fig.5.11) este un aparat folosit la măsurarea

intensităţii radiaţiei solare difuze.

Pentru monitorizarea intensităţii radiaţiei solare a fost

necesară instalarea unui soft specializat, care să permită

setarea iniţială a piranometrului şi descărcarea ulterioară a

datelor înregistrate.

5.4.7. Termo-anemometrul KIMO tip VT300 (fig.5.12) (www.kimo.fr)

Termo-anemometrul VT 300 este un

instrument multifunţional, compatibil

cu toate sondele tip SMART PRO şi cu

toate termocuplurile de tip K [91].

Sondele de tip SMART PRO sunt

prevăzute cu un certificat de calibrare,

astfel că în momentul în care sunt

conectate la dispozitiv acesta afişează

data ultimei calibrări. Toate sondele

sunt recunoscute automat în momentul

în care sunt conectate şi

interschimbabile. Notaţiile din figura

5.9 reprezintă: 1 – termo-anemometrul

VT 300; 2 – termoanemometru cu fir

cald; 3 – termocuplu cu sondă de

penetrare; 4 – termo-anemometru

telescopic cu fir cald; 5 – termocuplu

tip K; 6 – anemometrul tip PV 107.

În tabelul 5.3 sunt prezetate

caracteristicile tehnice ale tuturor

sondelor ataşabile la termo-anemometrul VT 300.

Fig.5.11. Piranometrul SDL-1

(www.echipot.ro)

Fig.5.12. Termo-anemometrul VT 300

(www.kimo.fr)

http://www.archeus.ro/lingvistica/CautareDex?lang=ro&query=INSTRUMENT

http://www.archeus.ro/lingvistica/Gramatica?lang=ro&query=folosit

http://www.archeus.ro/lingvistica/CautareDex?lang=ro&query=PENTRU

http://www.archeus.ro/lingvistica/CautareDex?lang=ro&query=M%C4%82SURARE

http://www.archeus.ro/lingvistica/CautareDex?lang=ro&query=INTENSITATE

http://www.archeus.ro/lingvistica/CautareDex?lang=ro&query=RADIA%C8%9AIE

http://www.archeus.ro/lingvistica/CautareDex?lang=ro&query=SOLAR

http://www.archeus.ro/lingvistica/CautareDex?lang=ro&query=DIFUZ



52

5.4.8. Termometrul în infraroşu Fluke 568 (www.fluke.ro)

Termometrele cu infraroşu Fluke 568 (fig. 5.13) reprezintă un mijloc sigur şi eficient de obţinere a

informaţiilor referitoare la temperatură.

Acesta poate fi folosit la determinarea temperaturilor diferitelor suprafeţe care emit unde

electromagnetice, precum pereţii, fructele, legumele etc.

Funcţiile şi caracteristicile acestui aparat sunt următoarele:

detectarea şi analiza datelor cu uşurinţă, folosind software-ul FlukeView Forms;

descărcarea rapidă a datelor prin conexiune de tip USB;

mărirea duratei de viaţă a bateriei prin conectarea

dispozitivului la calculator, prin USB;

domeniul de măsură a temperaturilor cuprins între -

40...+800 0C;

accesarea funcţiilor avansate prin intermediul celor

trei butoane;

compatibilitatea cu toate termocuplurile standard cu

conector tip K;

măsurarea diferitelor tipuri de suprafeţe cu funcţie

reglabilă de emisii;

alarme sonore şi vizuale cu privire la măsurările ce

depăşesc limitele definite înaintea măsurării;

existenţa funcţiilor Min, Max, Medie şi Diferenţă a

datelor măsurate. [www.fluke.ro]

5.5. Desfăşurarea cercetării experimentale

Conform precizărilor din subcapitolul 5.1 cercetările experimentale s-au desfăşurat în mai multe

etape: acţiuni preliminare, cercetări în laborator şi cercetări pe standul experimental.

5.5.1. Metodica de lucru privind acţiunile preliminare cercetărilor experimentale

Activităţile preliminare desfăşurării cercetărilor experimentale sunt prezentate în schema din

figura 5.14.

Fig. 5.14. Metodica de lucru privind acţiunile preliminare cercetărilor experimetale

Alegerea obiectelor supuse cercetărilor experimentale

Alegerea aparatelor pentru cercetarea experimentală

Aparatura de laborator Aparatură pentru cercetare în

exploatare

Stabilirea schemelor de măsurare

Pregătirea pentru cercetările

experimentale în laborator

Pregătirea pentru cercetarea în

exploatare

Analizarea documentelor de referinţă şi conexe (legi, standarde etc.)

Fig. 5.13. Termometrul cu infraroşu

Fluke 568 (www.fluke.ro)

http://www.fluke.ro/

http://www.fluke.ro/



53

5.5.3. Desfăşurarea cercetărilor experimentale a procesului de uscare în laborator

Cercetările experimentale efectuate în cadrul laboratorului Facultăţii de Alimentaţie şi Turism a

Universităţii Transilvania din Braşov s-au desfăşurat în perioada ianuarie-iulie 2012 conform

metodicii de cercetare prezentate în figura 5.15 şi au avut ca obiectiv optimizarea energetică a

procesului de uscare prin determinarea timpului de uscare şi evoluţia umidităţii produselor vegetale

alese, roşii, morcovi şi mere, la diferite regimuri de temperatură (300, 40

0, 50

0, 60

0C) şi sub diferite

forme de feliere.

Fig. 5.15. Metodica desfăşurării cercetărilor experimentale în laborator

Pregătirea produselor

Roşii Morcovi Mere

30mm

40mm

80 mm

15 mm

20mm

30mm

50 mm

70 mm

80 mm

Felierea produselor

2 bucăţi 4 bucăţi Felii de 5

mm

Felii de 10

mm

Cântărirea produselor (100 g din fiecare produs şi categorie de mărime)

Uscarea produselor în mini-uscătorul de laborator AC60

300C 40

0C

500C

600C

Cântărire finală şi control calitativ

Înregistrarea, prelucrarea şi analiza datelor

Determinarea conţinutului de vitamina C (produs proaspăt)

Determinarea conţinutului de vitamina C (produs uscat)



54

5.5.2.1. Roşii cu diametrul de 30 mm

Roşiile cu diametrul de 30 mm uscate la 300C tăiate în jumătate

Aspectul probelor înainte de uscare şi dimensiunile iniţiale ale acestora sunt prezentate în tabelul

5.4

Tabelul 5.4

Aspectul şi dimensiunile iniţiale ale probei

Roşia 1

Diametru(mm) Masa (g) Volum(cm3) Densitate

(g/cm3)

28 14,5 14 1,035

Roşia 2


(g/cm3)

33 19,2 18 1,066

Roşia 3


(g/cm3)

31 16,95 16 1,059

Roşia 4


(g/cm3)

31,5 19,23 17 1,131

Roşia 5


(g/cm3)

29,4 15,69 14 1,120

Roşia 6


(g/cm3)

30 16,04 16 1,002



55

Roşia 7


(g/cm3)

30 16,5 16 1,031

Roşia 8


(g/cm3)

31 17,79 17 1,046

Roşia 9


(g/cm3)

28 12,74 13 0,98

Roşia 10


(g/cm3)

32 19,36 19 1,018

Diametrul probelor a fost măsurat cu ajutorul unui şubler (fig. 5.16), masa cu o balanţă analitică

(fig. 5.17), iar volumul cu ajutorul unui cilindru gradat (fig. 5.18).

Masa medie a fost calculată cu ajutorul relaţiei:

g

m

m i

i

medie 8,1610

10

1 (5.1)

Volumul mediu a fost calculat folosind relaţia:

Fig.5.16. Măsurarea diametrului Fig.5.17. Măsurarea masei Fig.5.18. Măsurarea

volumului



56

3

10

1 1610

cm

V

V i

i

mediu (5.2)

Densitatea probelor s-a calculat utilizând următoare formulă:

3/05,1 cmgV

m

mediu

mediemedie

3

10

1 /0488,110

cmgi

i

(5.3)

Volumul sferei echivalente diametrului de 30mm este:

33

30 13,143

4cm

RVsfera (5.4)

Determinarea procentului de umiditate s-a făcut cu ajutorul relaţiei:

%100AB

ACU , (5.5)

în care: U reprezintă umiditatea probei, în %; A – masa recipientului pe care se aşează proba, în g,

B – masa recipientului cu produs, în g; C – masa recipientului cu produs uscat.

În cazul analizat valorile lui A, B, C şi U sunt:

A=3,43g (masa recipient) – farfuria;

B= 101,91g (masa recipient+produs);

Masa produs= 98,48g;

Ora început 13.00 data 9.01.2012

Tabelul 5.5

Programul cântăririlor şi valoarea umidităţii

Data Ora Masa, g Umiditatea, %

9.01.2012 13.00 101,91 94

9.01.2012 17.30 C1= 79,36 77,101

10.01.2012 8.20 C2= 44,97 42,181

10.01.2012 12.40 C3=38,84 35,956

10.01.2012 19.30 C4= 31,19 28,188

11.01.2012 8.00 C5=21,74 18,592

11.01.2012 12.30 C6= 19,48 16,297

Final ora 12.30 data 11.01.2012

Total: 47h30min

Aspectul final al probei este prezentat în figura 5.19. Cu toate că proba a fost păstrată în condiţii

de etanşeitate, aceasta a mucegăit (fig. 5.20), ceea ce a condus la concluzia că, în cazul roşiilor,

umiditatea finală a probei trebuie să fie mai mică de 10%.



57

Fig. 5.19. Aspectul probei după uscare Fig. 5.20. Aspectul probei după 2 săptămâni

de păstrare în exicator

Roşiile cu diametrul de 30 mm, uscate la 300C, tăiate în sferturi


A = 4,24 g (masa recipient)

B = 116,35 g (masa recipient+produs)

Masa produs= 112,11 g

Ora început 13.30 data 11.01.2012.

Final ora 20.30 data 12.01.2012

Total: 31h

Rezultatele sunt prezentate în tabelul 5.6.

Aspectul final al probei este prezentat în figura 5.22.

Tabelul 5.6



11.01. 13.30 116,35 94

11.01. 21.00 60,01 49,745

12.01. 10.00 24,72 18,178

12.01. 12.00 23,88 17,518

12.01. 14.00 21,62 15,502

12.01. 20.30 19,14 13,291

Roşiile cu diametrul de 30 mm, uscate la 300C, tăiate în felii de 5mm grosime

Valorile lui A, B, C şi U sunt:

A = 3,41 g (masa recipient)

B = 100,28 g (masa recipient+produs)



Final ora 21.00 data 13.01.2012

Total: 12h 30min


Fig. 5.22. Aspectul probei

după uscare



58


Tabelul 5.7


Data Ora Masa, g Umiditatea,

%

13.01. 8.30 100,28 94

13.01. 11.00 61,26 59,719

13.01. 13.00 49,78 47,868

13.01. 15.00 39,08 36,822

13.01. 16.45 31,46 28,956

13.01. 18.00 25,86 23,175

13.01. 21.00 16,77 13,791

Roşiile cu diametrul de 30 mm, uscate la 300C, tăiate în felii de 10mm grosime


A = 4,87 g(masa recipient)

B = 108,86 g(masa recipient+produs)



Final ora 8.00 data 15.01.2012

Total: 23h 30min



Tabelul 5.8



14.01. 8.30 108,86 94

14.01. 11.00 99,63 91,124

14.01. 13.00 90,35 82,2

14.01. 15.00 81,09 73,295

14.01. 16.45 72,84 65,362

14.01. 18.00 65,30 58,111

14.01. 21.00 52,57 45,869

15.01. 8.00 23,39 17,809

5.5.4. Desfăşurarea cercetării experimentale a procesului de uscare pe standul

experimental

Cercetările pe standul experimental au avut loc în Corpul N al Universităţii Transilvania din

Braşov în perioada august-septembrie 2012 conform metodicii de cercetare prezentate în figura

5.85.

Fig. 5.23. Aspectul probei după uscare

Fig. 5.24. Aspectul probei după

uscare



59

Fig. 5.85. Metodica desfăşurării cercetărilor experimentale pe stand

Pregătirea produselor

Roşii Morcovi Mere

Stabilirea regimului de uscare

Culoarea

suprafeţei de

uscare

Unghiul de

înclinare al

suprafeţei de

uscare

Tipul ventilaţiei

Alb Gri Negru 00 100 200 Cu

ventilaţie

naturală

Cu

ventilaţie

forţată

Desfăşurarea lucrărilor şi efectuarea măsurătorilor

Determinarea caracteristicilor procesului de uscare

Durata

procesului

de uscare

Influenţa

dimensiunilor

feliilor

Influenţa

factorilor

climatici

Centralizarea şi prelucrarea datelor obţinute

Interpretarea datelor cercetărilor experimentale

Determinarea conţinutului de vitamina C (produs proaspăt)

Determinarea conţinutului de vitamina C (produs uscat)



60

5.5.4.1. Variantele de utilizare ale standului la efectuarea cercetărilor experimentale

Echipamentul a fost utilizat în mai multe variante diferite, în funcţie de folosirea ventilaţiei

forţate, de valoarea unghiului de înclinare faţă de orizontală şi de utilizarea foliei de acoperire, după

cum este prezentat în tabelul 5.49. De asemenea, s-au avut în vedere cele trei poziţii ale suprafeţelor

de uscare (S – superioară, M – mijlocie, I - inferioară), precum şi faptul că pe fiecare suprafaţă au

existat câte trei zone de culori diferite (N – neagră, G – gri, A - albă).

Tabelul 5.49

Variantele de utilizare ale standului la efectuarea cercetărilor experimentale

Varianta de

echipament

Ventilaţie forţată Unghiul de înclinare Acoperire

Da Nu 00 10

0 20

0 Da Nu

I x x x

II x x x

III x x x

IV x x x

V x x x

VI x x x

VII x x x

VIII x x x

IX x x x

X x x x

XI x x x

XII x x x

5.5.4.2. Uscarea cu energie solară în varianta I a utilizării echipamentului

Pentru această probă au fost folosite roşii, mere şi morcovi de diferite dimensiuni care au fost

tăiate în diferite forme, după cum urmează:

roşii cu diametrul de 60mm şi de 80mm tăiate în jumătate, sferturi, felii de 5mm şi felii de

10mm grosime;

mere cu diametrul de 50mm şi de 70mm tăiate în felii de 5mm şi de 10mm grosime;

morcovi cu diametrul de 15mm şi de 20mm tăiaţi în sferturi, felii de 5mm şi felii de 10mm

grosime.

În figura 5.70 este prezentat echipamentul în varianta descoperit, fără ventilaţie forţată şi cu

înclinarea suprafeţelor de uscare de 00.



61

Fig. 5.70. Echipamentul în varianta I

Valorile maselor iniţiale ale probelor în cazul roşiilor sunt prezentate în tabelul 5.50.

Tabelul 5.50

Masa iniţială a probelor pentru roşiile cu diametrul de 60 mm şi 80 mm

Proba Suprafaţa de uscare

Neagră Gri Albă

60 mm 80 mm 60 mm 80 mm 60 mm 80 mm

Jumătate

S 35 g 103 g 31 g 104 g 35 g 76 g

M 29 g 75 g 34 g 100 g 33 g 90 g

I 33 g 93 g 34 g 95 g 34 g 104 g

Sfert

S 16 g 41 g 17 g 46 g 17 g 36 g

M 13 g 49 g 17 g 45 g 18 g 56 g

I 18 g 55 g 16 g 52 g 15 g 58 g

Felie 5mm

grosime

S 9 g 25 g 10 g 33 g 12 g 27 g

M 11 g 26 g 11 g 25 g 13 g 22 g

I 11 g 21 g 9 g 35 g 8 g 29 g

Felie 10mm

grosime

S 18 g 46 g 20 g 54 g 23 g 47 g

M 20 g 47 g 17 g 44 g 20 g 40 g

I 18 g 37 g 14 g 53 g 13 g 44 g

În cazul merelor, valorile maselor iniţiale ale probelor sunt prezentate în tabelul 5.51 pentru

merele cu diametrul de 50mm şi de 70mm.

Tabelul 5.51

Valorile maselor iniţiale ale probelor pentru merele cu diametrul de 50 mm şi 70 mm


Neagră Gri Albă

50 mm 70 mm 50 mm 70 mm 50 mm 70 mm



62

Felie 5mm

grosime

S 14 g 35 g 23 g 29 g 19 g 25 g

M 20 g 21 g 16 g 19 g 16 g 16 g

I 12 g 21 g 16 g 26 g 18 g 19 g

Felie 10mm

grosime

S 28 g 57 g 37 g 49 g 35 g 40 g

M 34 g 39 g 29 g 35 g 22 g 25 g

I 24 g 34 g 29 g 41 g 31 g 34 g

În tabelul 5.52 sunt prezentate valorile iniţiale ale maselor probelor pentru morcovii cu

diametrele de 15, respectiv 20mm.

Tabelul 5.52

Masa iniţială a probelor pentru morcovii cu diametrul de 15 mm şi de 20 mm


Neagră Gri Albă

15 mm 20 mm 15 mm 20 mm 15 mm 20 mm

Sfert

S 10 g 7 g 11 g 12 g 5 g 10 g

M 7 g 12 g 8 g 17 g 8 g 10 g

I 5 g 10 g 6 g 15 g 5 g 9 g

Felie 5mm

grosime

S 3 g 4 g 2 g 3 g 3 g 5 g

M 4 g 4 g 3 g 4 g 3 g 3 g

I 2 g 4 g 2 g 4 g 2 g 3 g

Felie 10mm

grosime

S 6 g 8 g 4 g 6 g 5 g 8 g

M 8 g 8 g 5 g 8 g 5 g 7 g

I 4 g 7 g 5 g 8 g 4 g 6 g

În timpul procesului de uscare au fost urmăriţi şi măsuraţi mai mulţi parametri, precum:

temperatura aerului, temperatura la nivelul suprafeţei de uscare, viteza şi umiditatea relativă a

aerului (fig. 5.71). Valorile acestor parametri sunt prezentate în tabelul 5.53.

Fig. 5.71. Măsurarea principalilor parametri care influenţează procesul de uscare

Tabelul 5.53

Valorile principalilor parametri măsuraţi

Ora

măsurării

Temperatura

aerului, 0C

Temperatura suprafeţei de

uscare, 0C

Viteza

aerului, m/s

Umiditatea

aerului, %

10.00 23

N G A

0,7 39 S 39,8 35,4 29,7

M 35,2 33,1 31,8

I 31,5 30,4 28,6



63

12.00 29,5

N G A

0,9 36,7 S 43,1 38,5 36,3

M 38,4 37,2 35,2

I 33,1 32,6 30,3

13.00 29,7

N G A

0,4 30 S 42,4 39,3 38,3

M 41,6 37,9 37,6

I 38,8 35,3 34,1

14.00 28,4

N G A

0,5 30,2 S 39,1 37,7 36,8

M 38,8 37,1 36,7

I 38,6 36,8 36,1

15.00 27,9

N G A

0,4 28,9 S 38,4 36,6 35,9

M 37,9 36,3 35,7

I 37,6 35,8 35,2

16.00 27,1

N G A

0,4 28,4 S 38,1 36,2 34,8

M 37,3 35,9 35,1

I 36,9 35,1 34,2

17.00 26,3

N G A

0,5 29,3 S 37,2 35,8 33,9

M 36,8 34,7 34,3

I 35,8 34,4 33,1

18.00 25,2

N G A

0,3 27,4 S 36,3 34,9 33,6

M 35,7 33,8 33,2

I 34,9 33,5 32,6

19.00 24,3

N G A

0,3 26,9 S 35,3 33,7 32,4

M 34,9 32,7 31,9

I 33,8 32,1 30,8

Uscarea produselor s-a efectuat pe o perioadă de 24 ore în care s-a urmărit evoluţia umidităţii

pentru fiecare probă în parte.

Valorile maselor şi ale umidităţii probelor după 12, respectiv 24 ore în cazul roşiilor cu

diametrul de 60 mm sunt prezentate în tabelul 5.54 şi în tabelul 5.55 pentru roşiile cu diametrul de

80 mm.

Tabelul 5.54

Valorile maselor (g) şi ale umidităţii (%) după 12, respectiv 24 ore de uscare pentru roşiile cu

diametrul de 60 mm


Neagră Gri Albă

După

12h

După

24h

După

12h

După

24h

După

12h

După

24h

M, U, M, U, M, U, M, U, M, U, M, U,



64

g % g % g % g % g % g %

Jumătate

S 23 62 17 45 S 21 64 16 48 S 26 70 19 51

M 21 68 15 48 M 26 72 18 49 M 26 74 18 51

I 25 71 18 51 I 27 74 20 55 I 27 75 20 55

Sfert

S 8 47 4 23 S 11 61 5 27 S 12 66 7 38

M 9 65 4 28 M 12 66 6 33 M 13 67 8 41

I 13 68 6 31 I 12 70 6 35 I 11 69 7 43

Felie 5mm

grosime

S 3 31 0,5 5 S 4 38 1 9,4 S 5 39 1,5 12

M 4 34 1 8 M 5 42 2 17 M 6 43 2 14

I 5 43 2 17 I 4 42 2 20 I 4 47 2 23

Felie 10mm

grosime

S 8 42 2 10 S 13 61 3 14 S 16 65 4 16

M 10 47 3 14 M 12 66 3 16 M 14 66 4 18

I 10 52 4 20 I 10 67 4 26 I 10 72 4 28

Pentru roşiile cu diametrul de 80 mm, valorile maselor şi ale umidităţii probelor după 12,

respectiv 24 ore de uscare sunt prezentate în tabelul 5.55.

Tabelul 5.55

Valorile maselor (g) şi ale umidităţii (%) după 12, respectiv 24 ore de uscare pentru roşiile cu

diametrul de 80 mm


Neagră Gri Albă

După

12h

După

24h

După

12h

După

24h

După

12h

După

24h

M,

g

U,

%

M,

g

U,

%

M,

g

U,

%

M,

g

U,

%

M,

g

U,

%

M,

g

U,

%

Jumătate

S 75 68 54 49 S 83 75 65 58 S 60 74 49 60

M 58 73 41 51 M 72 68 64 60 M 71 74 65 67

I 76 77 58 58 I 80 79 62 61 I 85 77 78 70

Sfert

S 29 66 20 45 S 33 67 24 49 S 28 73 20 52

M 30 58 24 46 M 29 61 23 50 M 38 64 32 53

I 36 62 30 51 I 35 63 29 52 I 40 65 34 55

Felie 5mm

grosime

S 13 49 2 7,5 S 14 40 3 8,5 S 10 35 3 10

M 8 29 3 10 M 9 34 4 15 M 6 26 4 17

I 10 45 6 26 I 12 33 8 22 I 10 32 4 29

Felie 10mm

grosime

S 17 35 6 12 S 18 31 7 15 S 28 47 10 20

M 18 36 8 16 M 19 41 10 21 M 18 42 11 26

I 16 41 9 22 I 22 39 12 28 I 22 47 15 32



65

5.6. Interpretarea datelor cercetării experimentale

Datele măsurate şi înregistrate pe parcursul cercetărilor experimentale desfăşurate, atât în

laborator, cât şi în exploatare au fost prelucrate şi sunt prezentate sub formă de grafice.

În cadrul cercetărilor experimentale din laborator s-a considerat drept criteriu de optimizare

energetică timpul necesar aducerii produsului la umiditatea finală, cu asigurarea parametrilor

calitativi impuşi produsului finit. Deşi componenta consumului energetic pentru evacuarea

umidităţii suplimentare nu depinde de durata procesului, componenta consumului de energie la

mers în gol a camerei de uscare este cu atât mai redusă, cu cât durata procesului este mai mică.

5.6.1. Interpretarea datelor obţinute în urma cercetărilor experimentale în laborator

Optimizarea energetică a procesului de uscare prin reducerea duratei acestuia se poate

realiza prin:

felierea la dimensiuni minime acceptate de calitatea impusă produsului finit;

utilizarea celei mai mari temperaturi a agentului de uscare, care nu afectează calitatea

produsului final;

alegerea dimensiunilor minime ale produselor supuse uscării, în concordanţă cu indicii

calitativi impuşi produselor finite.

5.6.1.1. Optimizarea energetică prin alegerea dimensiunilor feliilor, în cazul roşiilor cu

diametrul de 30 mm

În figura 5.84, a este prezentată influenţa sistemului de feliere asupra vitezei de uscare, în cazul

roşiilor cu diametrul de 30 mm uscate la temperatura de 300C, iar în figura 5.84, b este prezentată

curba de uscare şi ecuaţia de regresie aferentă fiecărei probe.

După cum se poate observa în figura 5.84 evoluţia cea mai favorabilă a umidităţii este cea a

feliilor de roşii având grosimea de 5 mm, atât din punctul de vedere al umidităţii finale cât şi a

timpului total de uscare.

Deoarece sistemul de feliere în felii de 5 mm grosime este cel mai eficient, atât din punctul de

vedere al timpului total de uscare, cât şi al consumului energetic, interpretările următoare se referă

la feliile de 5 mm grosime pentru fiecare categorie de mărime a fiecărui produs (roşii, morcovi,

mere), în vederea optimizării consumului energetic prin stabilirea temperaturii optime de uscare

raportată la timpul minim înregistrat pentru atingerea limitei de conservabilitate a produsului.

Influenta sistemului de feliere asupra vitezei de uscare

0

20

40

60

80

100

1 5 19 24 28 31 43 47,3

Ore de uscare

Um

idit

ate

a,

%

Rosii d=30mm, t=30C,

jumatati

Rosii d=30mm, t=30C,

sferturi

Rosii d=30mm, t=30C, felii

5mm

Rosii d=30mm, t=30C, felii

10mm

a



66

Evolutia umiditatii in cazul uscarii rosiilor cu

diametrul de 30mm, uscate la 30C, taiate in

jumatate

0

50

100

1 5 19 24 31 43 45 47,3

Ore de uscare

Um

idit

ate

a,

%

Evolutia umiditatii

Linear (Evolutia umiditatii)


diamterul de 30mm, uscate la 30C, taiate in sferturi

0

20

40

60

80

100

1 5 8 15 21 23 25 31

Ore de uscare

Um

idit

ate

a,

%

Evolutia umiditatii



diametrul de 30mm, uscate la 30C, taiate in felii de

5mm

0

50

100

1 2,5 4,5 6,5 8,5 9,5 10,5 12,5

Ore de uscare

Um

idit

ate

a,

%

Evolutia umiditatii



diametrul de 30mm uscate la 30C, taiate in felii de

10mm

y = -10,385x + 87,432

0

20

40

60

80

100

8.00 11.00 13.00 15.00 16.45 18.00 21.00 8.00

Ora cantaririi

Um

idit

ate

a,

%

Evolutia umiditatii


b

Fig. 5.84. Influenţa sistemului de feliere asupra vitezei de uscare, în cazul roşiilor cu diametrul

de 30 mm uscate la temperatura de 300C

5.6.1.2. Optimizarea energetică prin alegerea temperaturii agentului de uscare, în cazul

roşiilor (felii de 5 mm grosime ) cu diametrul de 30 mm, 60mm şi 80 mm

În figura 5.85 sunt prezentate influenţa temperaturii agentului de uscare asupra timpului de uscare

în cazul roşiilor cu diametrul de 30 mm şi ecuaţiile de regresie liniară ale masei fiecărei probe. Se

consideră că scăderea masei este rezultatul eliminării unei părţi din conţinutul de umiditate

Influenta temperaturii agentului de uscare asupra duratei de

uscare

0

20

40

60

80

100

2 4 5,5 7,5 8,5 10 27,5 28

Ore de uscare

Um

idit

ate

a,

%

Rosii d=30, felii 5mm, t=30C




Fig. 5.85. Influenţa temperaturii agentului de uscare asupra vitezei de uscare, în cazul roşiilor cu diametrul

de 30 mm

După cum este prezentat în figura 5.85 cel mai scurt timp de uscare a fost înregistrat în cazul

uscării la temperatura de 600C, când umiditatea finală de 8,204 % s-a înregistrat după 10 ore.

5.6.2. Interpretarea datelor obţinute în urma cercetărilor experimentale pe echipamentul

proiectat şi realizat care utilizează energia solară

În acest caz optimizarea energetică a procesului de uscare constă în valorificarea la maximum

a energiei solare specifice locaţiei considerate, într-o anumită perioadă calendaristică, prin:

felierea la dimensiuni minime acceptate de calitatea impusă produsului finit;



67

alegerea dimensiunilor minime ale produselor supuse uscării, în concordanţă cu indicii

calitativi impuşi produselor finite;

stabilirea culorii suprafeţei de aşezare a produselor, în concordanţă cu viteza de uscare

necesară obţinerii calităţii impuse a produselor;

reglarea unghiului de înclinare a suprafaţelor de uscare, pentru cea mai bună valorificare a

energiei solare;

utilizarea raţională a suprafeţelor de uscare suprapuse, fără afectarea calităţii produsului finit;

realizarea unei incinte închise de uscare, prin folosirea unei folii transparente;

asigurarea unei viteze controlate a aerului în zona suprafeţelor de uscare, atât la uscătorul

liber, cât şi la cel acoperit, pentru evitarea supraîcălzirilor şi degradării produselor uscate.

Deoarece cele mai bune rezultate s-au obţinut pentru produsele tăiate în felii cu grosimea de 5

mm, interpretarea rezultatelor se va face pentru aceste probe, care sunt considerate cele mai

eficiente din punctul de vedere al evoluţiei conţinutului de umiditate pe o perioadă de 24 ore.

Totodată, variantele optimi de folosire ale echipamentului s-au dovedit a fi varianta a III-a, a VII-a

şi a XI-a, în care echipamentul este acoperit, nu este utilizată ventilaţia forţată, dar diferă unghiul de

încliare al suprafeţelor de uscare faţă de orizontală (00, 10

0 şi 20

0). Trebuie menţionat că în

perioada cercetărilor experimentale temperatura exterioară pe timpul zilei s-a încadrat în limitele

150...30

0C, iar pe timpul nopţii între limitele 10

0...15

0C.

5.6.2.1. Optimizarea energetică prin alegerea culorii suprafeţei de uscare

În figura 5.93 sunt prezentate influenţa culorii suprafeţei de uscare asupra evoluţiei conţinutului

de umiditate, în cazul uscării feliilor de roşii, în variantele a III-a, a VII-a şi a XI-a de utilizare a

echipamentului şi ecuaţiile de regresie liniară a masei probelor.

Din analiza graficului prezentat în figura 5.93 se poate spune că evoluţia cea mai bună a

conţinutului de umiditate din feliile de roşie s-a înregistrat în cazul uscării în varianta a VII-a de

utilizare a echipamentului, respectiv înclinarea suprafeţelor de uscare de 100, acoperit şi fără

ventilaţie forţată. În acest caz, umiditatea probei după 24 ore a fost de 2% pe suprafaţa neagră, de

2,2% pe suprafaţa gri şi de 3,4% pe suprafaţa albă.

Influenta culorii suprafetei de uscare asupra evolutiei continutului de

umiditate

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 12 24

Ore de uscare

Um

idit

ate

a, %

Rosie felie 5mm, NS, varianta a III-

a

Rosie felie 5mm, GS, varianta a III-

a

Rosie felie 5mm, AS, varianta a III-

a

Rosie felie 5mm, NS, varianta a

VII-a

Rosie felie 5mm, GS, varianta a

VII-a

Rosie felie 5mm, AS, varianta a

VII-a

Rosie felie 5mm, NS, varianta a

XI-a

Rosie felie 5mm, GS, varianta a

XI-a

Rosie felie 5mm, AS, varianta a XI-

a

Fig. 5.93. Influenţa culorii suprafeţei de uscare asupra evoluţiei conţinutului de umiditate, în cazul uscării

feliilor de roşii, în variantele a III-a, a VII-a şi a XI-a de utilizare a echipamentului

5.6.2.2. Optimizarea energetică prin alegerea culorii şi a poziţiei suprafeţei de uscare

După cum s-a precizat anterior, cea mai bună evoluţie a conţinutului de umiditate pentru feliile de

roşie cu grosimea de 5 mm a fost uscarea în varianta a VII-a de utilizare a echipamentului. Astfel, în



68

figura 5.96 sunt prezentate influenţa culorii şi a poziţiei suprafeţei de uscare asupra evoluţiei

conţinutului de umiditate a feliilor de roşie uscate în varianta a VII-a de utilizare a echipamentului

şi ecuaţiile de regresie liniară ale masei probelor.

Influenta culorii si a pozitiei suprafetei de uscare

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 12 24

Ore de uscare

Um

idit

ate

a, %

Rosie felie 5mm, NS

Rosie felie 5mm, GS

Rosie felie 5mm, AS

Rosie felie 5mm, NM

Rosie felie 5mm, GM

Rosie felie 5mm, AM

Fig. 5.96. Influenţa culorii şi a poziţiei suprafeţei de uscare asupra evoluţiei conţinutului de umiditate, în

cazul uscării feliilor de roşii, în varianta a VII-a de utilizare a echipamentului

5.7. Compararea rezultatelor cercetărilor experimentale cu mini-uscătorul de

laborator şi cu standul

Pentru a putea optimiza energetic procesul de conservare prin uscare a legumelor şi fructelor, au

fost comparate calitativ (forma curbelor şi ecuaţiile de regresie) rezultatele obţinute în urma

cercetărilor experimentale efectuate în laborator cu mini-uscătorul de laborator AC60, cu

rezultatele obţinute în urma uscării produselor cu ajutorul energiei solare, din punctul de vedere al

procentului de umiditate pierdut după 12, respectiv 24 ore. Astfel, pentru feliile de roşie cu

grosimea de 5 mm, s-au comparat rezultatele obţinute în urma uscării în mini-uscătorul de

laborator la temperatura de 300C şi pe standul experimental în varianta a VII-a de utilizare (fig.

5.100).

Variatia continutului de umiditate in functie de mediul in care s-a

facut uscarea (mini-uscator sau stand experimental)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 12 24

Ore de uscare

Um

idit

ate

a, %

Rosie felie 5mm, t=30C, mini-

uscator

Rosie felie 5mm, var a VII-a

Fig. 5.100. Compararea rezultatelor cercetărilor experimentale cu mini-uscătorul de laborator şi cu standul

pentru feliile de roşie cu grosimea de 5mm



69

Din graficul prezentat în figura 5.100 se observă faptul că feliile de roşie uscate în mini-uscătorul

de laborator la temperatura de 300C au ajuns la un conţinut de umiditate de 13,791% într-un interval

de 12 ore. În cazul feliilor de roşie uscate pe standul experimental în varianta a VII-a de utilizare a

echipamentului, deşi conţinutul de umiditate a ajuns la valoarea de 13% tot după 12 ore de uscare,

procesul a continuat pentru încă 12 ore, deoarece intervalul de măsurare stabilit pentru toate probele

a fost de 24 ore. Astfel, se poate spune că rezultatele obţinute pentru feliile de roşie uscate în mini-

uscătorul de laborator şi pe standul experimental sunt similare, deci o variantă de optimizare

energetică a procesului de uscare poate fi considerată uscarea cu energie solară.

În cazul feliilor de morcov s-a comparat evoluţia umidităţii pentru feliile de morcov uscate în

mini-uscătorul de laborator la temperatura de 300C cu rezultatele obţinute în urma uscării feliilor

de morcov pe echipament în varianta a XI-a de utilizare, aşa cum este prezentat în figura 5.101.

Variatia continutului de umiditate in functie de mediul in care s-a

facut uscarea (mini-uscator sau stand experimental)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 12 24 45

Ore de uscare

Um

idit

ate

a, %

Morcov felie 5mm, t=30C,mini-

uscator

Morcov felie 5mm, var a XI-a

Fig. 5.101. Compararea rezultatelor cercetărilor experimentale cu mini-uscătorul de laborator şi cu

standul pentru feliile de morcov cu grosimea de 5mm

Din graficul prezentat în figura 5.101 se poate spune că uscarea cu ajutorul energiei solare a fost

mult mai eficientă decât uscarea în mini-uscătorul de laborator la temperatura de 300C, deoarece

conţinutul de umiditate a atins limita de conservabilitate (8,8%) după numai 12 ore de uscare (pe

standul experimental), în timp ce în mini-uscătorul de laborator procesul de uscare s-a considerat

încheiat după 45 ore de uscare (11,7%). Chiar dacă uscarea pe stand putea fi încheiată după 12 ore,

s-a continuat până la 24 ore pentru a respecta intervalul de măsurare stabilit. Şi în acest caz, uscarea

cu ajutorul energiei solare poate fi considerată o variantă foarte bună de optimizare energetică a

procesului de conservare prin uscare.

Similar s-au comparat rezultatele înregistrate în urma uscării în mini-uscătorul de laborator la

temperatura de 300C a feliilor de măr cu grosimea de 5 mm cu rezultatele obţinute în urma uscării

pe standul experimental în varianta a XI-a de utilizare a aceloraşi probe (fig. 5.102).

Ca şi în cazul feliilor de morcov (fig. 5.101) graficul din figura 5.102 prezintă faptul că uscarea pe

standul experimental a fost mai eficientă decât uscarea în mini-uscătorul de laborator în sensul că

umiditatea produsului după 24 ore de uscare a fost de 2,2% pentru feliile de roşie uscate pe stand şi

de 22,45% pentru feliile de roşie uscate în mini-uscătorul de laborator la temperatura de 300C.

Chiar dacă uscarea cu ajutorul energiei solare a fost mai eficientă în toate cazurile, trebuie avută

în vedere forma sub care se usucă produsele pentru a evita degradarea lor prin mucegăire şi

putrezire.



70

Variatia continutului de umiditate in functie de mediul in care s/a

facut uscarea (mini-uscator sau standul experimental)

0

20

40

60

80

100

120

0 12 24 48

Ore de uscare

Um

idit

ate

a, %

Mar felie 5mm, t=30C,mini-

uscator

Mar felie 5mm, var a XI-a

Fig. 5.102. Compararea rezultatelor cercetărilor experimentale cu mini-uscătorul de laborator şi cu standul

pentru feliile de măr cu grosimea de 5mm

Astfel, forma de uscare sub formă de felii cu grosimea de 5 mm este potrivită conservării prin

uscare atât în uscătoarele alimentate din surse neregenerabile, cât şi cu ajutorul energiei solare

datorită volumului redus al probei şi a grosimii admisibile astfel încât manevrabilitatea produsului

să nu fie afectată.



71

6. CONCLUZII FINALE

6.1. Concluzii generale

1. Fructele şi legumele sunt produse horticole folosite în alimentaţie, delimitarea convenţională

dintre acestea constând în aceea că fructele se utilizează, în principal, ca desert, iar legumele sunt

alimente de bază.

2. Conservarea legumelor şi fructelor prin uscare presupune înlăturarea unei cantităţi importante

din apa conţinută de acestea, astfel încât să se obţină umiditatea optimă de conservare, care la fructe

poate fi de 12...20%, la legume între 8...10%, iar la unele produse de 2...4%.

3. Condiţiile pedoclimatice şi de relief din România au permis adaptarea şi cultivarea unei largi

varietăţi de specii de legume şi fructe, grupate în peste 15 familii, fapt ce conferă fermierilor români

largi posibilităţi de cultivare şi valorificare a acestor produse. Dintre fructe se remarcă merele,

perele, prunele, strugurii, căpşunele etc., iar dintre legume trebuie reţinute cartoful, tomatele,

castraveţii, morcovii, varza, ceapa, fasolea etc.

4. Proprietăţile fizice ale legumelor şi fructelor se referă la formă, mărime, masa specifică, masa

volumetrică, căldura specifică, conductivitatea termică, temperatura de îngheţ, fermitatea structurii

şi texturii, culoarea, aroma, gustul etc. Acestea prezintă interes pentru depozitarea în stare proaspătă

sau conservarea prin uscare, congelare etc.

5. Din punct de vedere chimic, fructele şi legumele conţin apă şi substanţă uscată, formată la

rândul ei din substanţe organice şi substanţe minerale. Conţinutul în apă poate ajunge la peste 90%

din masa unor legume şi fructe, iar la nuci şi alune se situează la valori de circa 5%.

6. Una din cele mai simple metode de păstrare a calităţii fructelor şi legumelor este conservarea

prin uscare sau deshidratare. În timp ce uscarea se realizează pe baza transferului termic natural al

apei din produsele vegetale către mediul exterior, deshidratarea presupune că acelaşi transfer se

realizează sub un control uman riguros, prin folosirea unor echipamente tehnice adecvate.

7. În cazul uscării naturale agentul termic de bază este căldura solară sau alte energii

regenerabile, la deshidratare se utilizează preponderent energia electrică sau cea conţinută, în

principal, în surse neregenerabile şi mai puţin în surse regenerabile. Se remarcă cercetările efectuate

în ultima perioadă referitoare la utilizarea cu randamente sporite a energiei consumate în procesele

de deshidratare, dar şi utilizarea energiei provenite din surse regenerabile sau considerată un reziduu

al altor procese tehnologice.

8. Dacă la producerea legumelor şi fructelor în România se poate vorbi de variaţii acceptabile în

ultimii ani, în cazul conservării prin uscare/deshidratare a acestora se constată tendinţe alarmant de

negative. Cercetările arată că prin creşterea producţiei interne, reducerea importului şi creşterea

vânzărilor pe piaţa internă şi a exportului se poate ajunge la realizarea unor venituri de 1,5...2

milioane Euro chiar din primii ani, cu efecte benefice asupra stării sociale a fermierilor.

9. Prin uscare la soare sau prin deshidratare termică masa legumelor şi fructelor se micşorează de

5…10 ori faţă de starea proaspătă. Elementul de bază de care trebuie să se ţină seama în cazul

acestui tip de conservare se referă la evitarea distrugerii ţesuturilor şi păstrarea valorii alimentare a

produselor respective.

10. În timpul uscării, dar mai ales al deshidratării legumelor şi fructelor se produc numeroase

transformări ale materiei prime, precum: transformări de structură (zbârcirea şi reducerea

volumului); transformări de culoare (degradarea culorii este funcţie de temperatura de uscare, viteza

de eliminare a apei, prezenţa metalelor grele, conţinutul de zahăr reducător şi de procesele

oxidative); transformări de aromă şi savoare, care înregistrează o anumită pierdere a acestora,

dependentă şi de caracteristicile mediului în care se desfăşoară uscarea; reducerea valorii

alimentare, dependentă de regimul termic aplicat etc.



72

11. Fructele şi legumele uscate au efect benefic asupra organismului uman, cele mai importante

acţiuni fiziologice referindu-se la: efectul diuretic, prin conţinutul de potasiu, magneziu şi sodiu;

efectul alcalin; efectul de mineralizare, prin aportul de substanţe minerale; efectul laxativ, datorită

fibrelor conţinute; acţiunea tonică, prin vitaminele conţinute. De exemplu, prunele au un conţinut

ridicat de fibre, glucide, vitaminele A şi B, potasiu, calciu şi fosfor. Consumate frecvent, acestea

fortifică sistemul nervos, combat stările de oboseală şi stimulează tranzitul intestinal.

12. În tradiţia culinară românească cele mai importante legume şi fructe conservate prin uscare au

fost păstăile de fasole, prunele, ciupercile, tomatele, morcovii, ceapa etc. Se poate demonstra că

produsele conservate corect prin uscare îşi păstrează în cea mai mare parte calităţile alimentare, find

bogate în vitamine, fibre, microelemente etc., care contribuie la asigurarea unei hrăniri echilibrate a

populaţiei, în special, în perioada iarnă-primăvară. Pe lângă rolul de aliment, produsele conservate

prin uscare îndeplinesc şi numeroase funcţii de reglare a stării de sănătate a organismului uman.

13. Izotermele de sorbţiune sunt indispensabile în tehnologiile privind producerea şi procesarea

produselor alimentare şi care utilizează activitatea apei ca un criteriu de evaluare de bază. De

asemenea, datele despre izotermele de sorbţiune sunt necesare la controlul calităţii acestora.

14. Procesul de uscare al materialelor umede este greu de cuprins în relaţii matematice, deoarece

el reprezintă rezultatul comun al transferului de căldură şi masă, modificării proprietăţilor agentului

de uscare şi al materialelor, contracţiei şi deformaţiei materialului pe parcurs etc. Din acest motiv se

recomandă studierea procesului de uscare prin combinarea rezultatelor teoretice cu cele

experimentale. Pe cale experimentală se determină curbele de uscare, care indică variaţia umidităţii

şi temperaturii materialului în timp, precum şi a vitezei de uscare.

15. Potenţialul de utilizare a energiei solare în România este relativ important. Există zone în care

fluxul solar anual ajunge până la 1450...1600 kWh/m2.an, în zona Litoralului Mării Negre şi

Dobrogea, ca şi în majoritatea zonelor sudice. În celelalte regiuni ale ţării, fluxul energetic solar

anual depăşeşte 1250...1350 kWh/m2.an. Gradul mediu de însorire diferă de la o lună la alta şi de la

o zi la alta, în aceeaşi localitate, şi cu atât mai mult de la o localitate la alta.

16. Pe plan mondial au fost şi există în continuare preocupări pentru realizarea unor echipamente

pentru uscarea legumelor şi fructelor, care să utilizeze în diferite forme energia solară. Se remarcă

realizările unor firme ca: Babcok AG (Germania), Universitatea Politehnică din California (SUA),

Hohenbachern-Freising (Germania), Hohenheim (Germania) etc. La acestea se utilizează şi panouri

fotovoltaice pentru antrenarea unor ventilatoare.

17. În România s-au realizat mai multe tipuri de echipamente pentru uscarea legumelor şi

fructelor, precum: camera de uscare – deshidratare MIRACO (175, 250, 500, 1000 kg/şarjă),

uscătorul – deshidrator BM al firmei UCI Focşani (cu 14m2 sau 25m

2). De asemenea, pe piaţa

românească se comercializează şi uscătoare produse de firme străine, precum: mini – uscătorul

Innotech – Hohenheim (Germania), uscătorul pentru produse vegetale Mat-ing al firmei BUNA

(Moldova), uscătorul tip tunel cu bandă ImTech DryGenic (Olanda) etc.

18. Având în vedere avantajele deshidratării produselor într-o economie globalizată, tot mai multe

produse care astăzi se comercializează proaspete, vor fi cerute şi comercializate în stare

deshidratată, datorită reducerii greutăţii la transport de circa 8 ori, a volumului de depozitare de

4…6 ori, dar mai ales, datorită unei mai bune conservări pe termen lung a caracteristicilor

organoleptice. În acest fel, fructele şi legumele dobândesc noi calităţi şi posibilităţi de utilizare în

stare deshidratată.

6.2. Concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale

1.Transferul de căldură este unul dintre cele mai comune moduri de schimb energetic între două

sisteme care prezintă o diferenţă de temperatură, mecanismele de transfer fiind: conducţia termică,

convecţia termică şi radiaţia termică.



73

2.Relaţia de bază a transferului de căldură prin conducţie propusă de Fourier se poate defini în

sistem tridirecţional sau în sistem unidirecţional. Calculul proceselor de schimb de căldură necesită

cunoaşterea distribuţiei temperaturii în spaţiu şi timp. Cunoaşterea acesteia se realizează prin

rezolvarea unor ecuaţii diferenţiale specifice proceselor respective de schimb de căldură, ecuaţii

stabilite, de regulă, prin scrierea bilanţurilor termice la elemente diferenţiale de volum.

3.Transferul de căldură prin convecţie se bazează pe legea lui Newton, în care determinarea

coeficientului de transfer de căldură este dificilă, aceasta depinzând de factori hidrodinamici,

termofizici şi geometrici. Din acest motiv se utilizează în acest scop teoria similitudinii, cu ajutorul

căreia se obţin ecuaţii criteriale care descriu un anumit caz de transfer de căldură. În acest sens se

utilizează cel puţin 16 criterii de similitudine. Singurele criterii de similitudine care conţin

coeficientul de transfer de căldură convectiv sunt criteriul Nusselt, folosit în regim staţionar şi

criteriul Biot, folosit în regim tranzitoriu.

4.Uscarea convectivă este cel mai răspândit procedeu de eliminare a umidităţii din legume şi

fructe, atât datorită simplităţii procedeului, cât, mai ales, al multiplelor posibilităţi de a obţine, cu

cheltuieli reduse, o calitate bună, într-un timp scurt. Parametrii agentului de uscare (viteza,

temperatura, umiditatea relativă), precum şi legătura dintre umiditate şi produse, condiţionează trans

ferul de căldură şi masă în procesul de uscare

5.Energia intrată în sistem include: energia sensibilă a aerului aspirat; energia termică de încălzire

a aerului în bateria de încălzire; energia sensibilă a materialului supus uscării, la intrare; energia

sensibilă a umidităţii care se elimină; energia sensibilă a dispozitivelor pentru transportul

materialelor prin camera de uscare; energia termică introdusă prin bateria suplimentară de încălzire.

6.Energia ieşită din sistem se compune din: energia sensibilă a aerului la ieşire; energia sensibilă a

materialului la ieşire; energia dispozitivelor de transport la ieşire; pierderile de căldură prin pereţii

uscătorului; pierderile de energie necalculabile ale sistemului.

7.Determinarea eficienţei sau a gradului de utilizare a energiei instalaţiei de uscare se realizează

cu ajutorul indicatorilor de eficienţă, dintre care se remarcă energia utilă a procesului de uscare;

randamentul termic al procesului tehnologic; consumul specific de căldură pe unitatea de produs;

consumul specific total de căldură pe unitatea de produs.

8.Valorile temperaturii, umidităţii relative şi vitezei de uscare (parametrii regimului de uscare)

influenţează atât durata procesului de uscare, cât şi calitatea materialului supus uscării. Regimul de

uscare trebuie să fie optimizat, în sensul găsirii unei durate minime de uscare, cu un consum minim

de căldură, la care să corespundă cele mai bune proprietăţi tehnologice ale legumelor şi fructelor

uscate.

9.În cazul procesului de uscare al legumelor şi fructelor nu pot fi realizate simulări cu modelul

SolidWorks Flow Simulation pentru mai multe regimuri de temperatură, folosind aceleaşi funcţii de

transfer, deoarece modelul obţinut este optimizat pentru fiecare caz în parte. În schimb pot fi

realizate simulări pentru diferite design-uri interioare ale echipamentului de uscare, pentru a se

observa modul în care fluxul de aer circulă în incintele de uscare şi felul în care acesta influenţează

transferul termic dintre agentul de uscare şi produs.

10. S-au considerat trei design-uri de incinte de uscare, deosebirile dintre acestea constând în

locurile în care este introdus şi evacuat agentul de uscare. Dimensiunile camerei de uscare au fost

păstrate constante (lungimea – 0,540 m, lăţimea – 0,522 m şi înălţimea – 0,640 m), identice cu cele

ale mini-uscătorului din laboratorul de specialitate al Facultăţii de Alimentaţie şi Turism de la

Universitatea Transilvania din Braşov.

11. În prima variantă de simulare în SolidWorks aerul încălzit la temperatura dorită este introdus

prin partea din spate a etuvei şi evacuat prin fantele de pe părţile laterale ale acesteia. Pentru ca

simularea să fie cât mai exactă, la setare s-a ţinut seama de tipul de analiză (transfer termic în

solide), tipul fluidului, parametrii aerului la intrarea în etuva etc. Viteza aerului a fost de 4 m/s,

temperatura de 303,2 K şi umiditatea de 75%. În variatele a doua şi a treia aerul s-a introdus partea



74

superioară a etuvei, respectiv prin partea inferioară a acesteia şi s-a evacuat prin fantele poziţionate

pe părţile laterale ale etuvei în partea de jos, respectiv în partea de sus.

12. Pentru fiecare variantă de dirijare a agentului de uscare în incinta etuvei au fost realizate

simulări pentru mai multe regimuri de temperatură, respectiv la 300, 40

0, 50

0 şi 60

0C. Din analiza

direcţiilor fluxurilor de aer şi temperaturilor acestora se trag concluzii asupra poziţiilor optime pe

care trebuie să le ocupe produsele supuse uscării, în vederea reducerii timpului de uscare şi

maximizării randamentului de folosire a agentului termic.

13. Obiectivul principal al cercetărilor experimentale a constat în studiul proceselor de uscare a

legumelor şi fructelor, în vederea optimizării energetice a acestora, în condiţiile asigurării unei

calităţi corespunzătoare a produselor finite. Pentru îndeplinirea acestui obiectiv a fost necesară

parcurgerea şi rezolvarea unui important număr (nouă) de obiective complementare.

14. Obiectele cercetărilor experimentale din această lucrare au fost trei produse vegetale (roşii,

mere şi morcovi) supuse procesului de uscare, o instalaţie de uscare alimentată cu curent electric

(mini-uscătorul de laborator Precisa AC60) şi un stand proiectat şi realizat de autoare, pentru studiul

uscării legumelor şi fructelor prin utilizarea energiei solare.

15. Metodica generală de cercetare din lucrare a fost astfel concepută încât să permită analiza

parametrilor procesului de uscare al legumelor şi fructelor prin folosirea energiei electrice şi a celei

solare, în condiţiile în care produsele vegetale şi modul lor de secţionare s-au păstrat identice. Ca

parametri ai procesului de uscare s-au avut în vedere viteza de uscare, caracteristicile organoleptice

ale produselor iniţiale şi după uscare, culoarea acestora şi consumul de energie la fiecare probă

supusă cercetării.

16. Aparatura utilizată la cercetările experimentale este de ultimă generaţie şi conferă

certitudinea unor rezultate corecte. Se remarcă balanţa analitică Sartorius, aparatul pentru măsurarea

consumului de energie electrică Qualistar View, termo-higro-anemometrul KIMO tip VT 300,

piranometrul SDL-1 Data Logger, termometrul cu infraroşu Fluke 568, panoul fotovoltaic Solar

Tech şi echipamentele adiacente etc.

17. Cercetările experimentale efectuate în cadrul laboratorului de specialitate de la Facultatea de

Alimentaţie şi Turism din cadrul Universităţii Transilvania din Braşov s-au desfăşurat în perioada

ianuarie-iulie 2012 şi au avut ca obiectiv optimizarea energetică a procesului de uscare a roşiilor,

morcovilor şi merelor, folosind ca echipament de uscare un mini-uscător de laborator Precisa AC60.

18. Produsele supuse deshidratării au fost pregătite prin secţionare succesivă în jumătăţi, sferturi

şi felii cu grosimi de 5 mm şi 10 mm.

19. Temperaturile la care s-au efectuat probele au fost de 300C, 40

0C, 50

0C şi 60

0C, iar durata

experimentelor a fost variabilă, în funcţie de momentul apropierii de umiditatea optimă pentru

păstrare. Fiecare probă de material, indiferent de fructul sau leguma cercetată a cântărit 100g.

20. Pentru roşiile cu diametrul de 30 mm, la temperatura de 300C, după trecerea celor 48 ore s-a

costatat că: jumătăţile conţineau 16,297% apă, sferturile conţineau 13,291% apă, feliile de 10mm

conţineau 17,809% apă, iar feliile de 5 mm 12,791% apă. În mod evident feliile de 5 mm reprezintă

soluţia optimă de uscare la această temperatură.

21. Ca şi component chimic reprezentativ pentru produsele proaspete şi cele deshidratate a fost

conţinutul de vitamina C, iar ca aspect fizic – modul în care s-a păstrat culoarea.

22. În legătură cu conţinutul în vitamina C, acesta a fost la produsele proaspete de 0,528 g/ 100

g produs la roşii, 0,6864 g/ 100 g produs la morcovi şi de 0,792 g/ 100 g produs la mere, iar la

produsele uscate la 30ºC a fost de 1,584 g/ 100 g produs la roşii, 0,9504 g/ 100 g produs la morcovi

şi de 2,376 g/ 100 g produs la mere. Se obţine o concentrare a vitaminei C în mase similare de

produse proaspete sau uscate de 2,2...2,4 ori, deşi are loc o pierdere globală de vitamina C prin

deshidratare.

23. Culoarea produselor deshidratate a fost sensibil influenţată de temperatura la care s-a

desfăşrat procesul de deshidratare: la temperaturile de 300C, culoarea a avut un aspect plăcut şi



75

apropiat de cea a produselor proaspete, în timp ce la temperaturile de 600C, culorile produselor au

avut tendinţe de depreciere spre brunificare.

24. Pe standul special proiectat şi realizat în vederea studierii procesului de uscare a legumelor

şi fructelor, cercetările experimentale s-au desfăşurat în perioada august-septembrie 2012 în curtea

Corpului N de la Universitatea Transilvania din Braşov. Simultan cu urmărirea parametrilor

specifici uscării (temperatura, umiditatea şi viteza de circulaţie a aerului, temperatura şi umiditatea

produselor) s-a monitorizat şi intensitatea radiaţiei solare. Se precizează că roşiile, merele şi

morcovii cercetaţi au avut dimensiuni şi au fost secţionate similar ca în cazul cercetărilor cu mini-

uscătorul de laborator Precisa AC60. Timpul de referinţă în acest caz a fost de 24 ore. S-au

conceput 12 variante de studiu, cercetările mai aprofundate făcându-se pe 6 dintre acestea,

prezentate pe larg în lucrare.

25. Se constată că la feliile de roşii de 5 mm expuse pe tăblia neagră, după 24 ore umiditatea a

ajuns la 7,5% pe cea superioară, pe cea mijlocie la 10%, iar pe cea inferioară la 12%.

26. De asemenea, pentru aceleaşi felii de 5 mm ale roşiilor expuse pe tablierul superior,

umiditatea a scăzut după 24 ore la 7,5 % pe culoarea neagră, la 8,5% pe cea gri şi la 10% pe cea

albă. Evoluţii similare au avut şi celelalte produse, ceea ce înseamnă că alegerea corectă a culorii

suprafeţei de uscare reprezintă un factor de optimizare a acestui proces. Se mai constată că, deşi

viteza de uscare a fost mai mică la produsele expuse pe suporturile mijlociu şi inferior, s-a produs

totuşi o deshidratare suficient de mare pentru a se avea în vedere construcţia unor echipamente cu

mai multe etaje de lucru.

27. În cazul ventilării suprafeţelor de uscare libere se constată o creştere a timpului de uscare, ca

urmare a reducerii temperaturii produselor. Ventilarea suprafeţelor neacoperite se justifică numai

când temperatura la nivelul acestora depăşeşte 50ºC şi tinde să degradeze vitaminele din produse

sau culoarea acestora.

28. Dacă suprafeţele de uscare au fost acoperite cu folie transparentă timpul de uscare a scăzut

faţă de expunerea liberă, o explicaţie constând în înlăturarea mişcării naturale a aerului şi creşterea

temperaturii produselor. Ventilarea artificială a produs şi în acest caz o prelungire a duratei uscării.

29. Prin înclinarea suprafeţelor de expunere a produselor s-au obţinut reduceri ale timpului de

uscare cu 10...15% faţă de menţinerea pe orizontală a acestora.

30. Durata totală de deshidratare a fost pentru produse similare, secţionate identic, aproximativ

egală între deshidratarea în mini-uscătorul de laborator la 300C şi cea prin folosirea insolaţiei

directe. În cazul temperaturilor de 400C, 50

0C

şi 60

0C din mini-uscătorul de laborator duratele

procesului de uscare au fost cu până la de 2 ori mai scurte faţă de cele din uscătorul solar. Şi în acest

caz volumele de dimesiuni mai mici s-au uscat cu 15...25% mai repede decât cele cu valori mai

mari.

31. Culoarea produselor uscate natural cu energie solară a fost de bună calitate la produsele cu

dimensiuni mai mici, expuse pe fond negru sau gri. La produsele cu dimensiuni mari, expuse pe

fond alb au apărut şi tendinţe de mucegăire, în special la roşii.

6.3. Contribuţii personale

Cele mai importante contribuţii personale la realizarea acestei lucrări se referă la:

evidenţierea actualităţii, oportunităţii şi importanţei tezei de doctorat, precizându-se obiectivul

principal al lucrării ca fiind optimizarea energetică a procesului de conservare prin uscare a

legumelor şi fructelor, precum şi obiectivele subsidiare, pe baza cărora să se asigure îndeplinirea în

totalitate a obiectivului principal;

efectuarea unei sinteze asupra rolului şi importanţei legumelor şi fructelor în alimentaţie,

principalelor produse din aceste categorii care se cultivă sau se consumă în România şi evoluţiei

producţiei, consumului, exporturilor şi importurile lor în ultima perioadă;



76

realizarea unei analize referitoare la importanţa conservării prin uscare a legumelor şi fructelor,

a condiţiilor pe care trebuie să le îndeplinească produsele finite şi a principalelor modificări pe care

procesul de uscare le poate provoca acestora;

întocmirea unei sinteze privind stadiul actual al cunoştinţelor şi realizărilor în domeniul

tehnologiilor utilizate în domeniul conservării prin uscare a legumelor şi fructelor, inclusiv prin

utilizarea energiei solare;

precizarea stadiului actual al realizărilor şi tendinţelor în domeniul construcţiei de echipamente

tehnice pentru conservarea prin uscare/deshidratare a legumelor şi fructelor, la care sursele de

energie sunt din surse neregenerabile sau neconvenţionale;

întocmirea unei metodici generale de cercetare în lucrare, defalcată ulterior pe secvenţe

caracteristice cercetării experimentale;

modelarea matematică a transferului de căldură la uscarea legumelor şi fructelor (prin

conducţie, convecţie şi radiaţie), cu detalierea aspectelor referitoare la uscarea convectivă, cea mai

utilizată în acest caz şi a regimului termic asupra calităţii procesului tehnologic şi produselor finite;

stabilirea unui algoritm de calcul termoenergetic al unei incinte folosită pentru uscarea

legumelor şi fructelor, cu posibilitatea optimizării parametrilor funcţionali şi energetici;

proiectarea în trei variante a design-ului interiorului unui echipament pentru deshidratarea

legumelor şi fructelor, prin simularea în soft-ul SolidWorks a circulaţiei agentului de uscare în

interiorul incintei;

conceperea şi realizarea unui stand complex pentru cercetarea experimentală a influenţei

parametrilor procesului de uscare cu energie solară, cum ar fi: viteza aerului, tipul insolaţiei,

culoarea suprafeţelor de aşezare a produselor, unghiul de incidenţă al razelor solare, felul mişcării

aerului etc. asupra caracteristicilor regimului de uscare;

alegerea ca obiecte ale cercetării experimentale a unor legume şi fructe reprezentative: roşiile,

merele şi morcovii şi secţionarea lor astfel încât să se evidenţieze influenţa volumelor particulelor

asupra energeticii procesului, dar şi a calităţii produselor finite;

înregistrarea rezultatelor cercetărilor experimentale în cele două variante de uscare şi

compararea acestora, cu evidenţierea avantajelor şi dezavantajelor, la uscarea aceloraşi produse, cu

forme şi volume similare;

scrierea ecuaţiilor de regresie a masei produsului ca urmare a reducerii conţinutului de umiditate

a legumelor şi fructelor supuse cercetării experimentale în toate variantele studiate;

stabilirea variantelor optime de tehnologii de uscare a legumelor şi fructelor, atât în cazul

folosirii instalaţiilor de deshidratare alimentate cu energie din surse neregenerabile, cât şi în cazul

utilizării energiei solare;

compararea calitativă a rezultatelor cercetărilor experimentale cu mini-uscătorul şi cu standul în

vederea optimizării energetice a procesului prin utilizarea energiei solare.

6.4. Direcţii viitoare de cercetare

Continuarea cercetărilor teoretice şi experimentale privind influenţa regimului de uscare

asupra caracteristicilor fizico-chimice şi ale altor legume şi fructe cultivate în România;

Completarea cu noi aparate a standului pentru uscarea legumelor şi fructelor prin utilizarea

energiei solare, cu scopul cercetării influenţei şi a altor factori asupra procesului de uscare ;

Studierea comportării comparative energetice şi calitative a unor bucăţi din legumele şi

fructele supuse uscării, ale căror volume să depăşească extremele avute în vedere în această lucrare;

Modelarea matematică şi simularea proceselor de uscare din instalaţiile clasice şi solare, astfel

încât să se obţină un design al incintelor în care durata procesului, consumul energetic şi calitatea

produselor finite să fie optime.



77

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1.Ambros, T., Arion, V., Guţu, A., Sobor, I., Todos, P., Ungureanu, D.: Surse regenerabile de

energie, Editura Tehnica-Info, Chişinău, 1999.

6.Brătucu, Gh.: Influenţa factorilor naturali asupra costurilor produselor agricole vegetale,

Lucrările celei de-a V a conferinţe de comunicări ştiinţifice, Universitatea Spiru Haret, Braşov,

1999.

7.Brătucu, Gh., Marin, A.L., Florea, C.,C.: Research on carrots drying by using solar energy,

Bulletin of the Transylvania Universiy of Braşov, Serie II Forestry. Wood Industry.Agricultural

Food Engineering. Vol. 5 (55) nr.2-2012, ISSN 2065-2135 (Print), ISSN 2065-2143 (CD-ROM)

(acceptat pentru publicare).

10.Bux, M., Mitroi, A., Cîrlan, L., Conrad, T., Ritterbusch, S.: Installation for solar drying of

sewage sludge, Lucrări ştiinţifice nr. 27, cu tema “Utilizarea eficientă în agricultură şi industria

alimentară a energiilor alternative şi a tehnologiilor de mecanizare-automatizare, INMATEH-I, 89-

96, Bucureşti, 2009.

11.Canja, C., M.: Cercetări privind influenţa paramterilor constructivi şi funcţionali ai

echipamentelor pentru coacearea pâinii asupra consumurilor energetice specifice, Teză de

doctorat, Universitatea Transilvania, Braşov, 2007.

18.Ceauşescu, I., Iordăchescu, C., Popescu, Gh.: Recoltarea, sortarea, ambalarea, transportul şi

păstrarea legumelor, Editura Ceres, Bucureşti, 1969.

19.Ceauşescu, I.: Legumicultură generală şi specială, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti,

1984.

20.Chiriac, C.: Agricultură şi horticultură, Editura Lumen, Iaşi, 2007.

23.Dănescu, Al.: Termotehnică şi instalaţii termice în agricultură, Editura Didactică şi

Pedagogică, Bucureşti, 1967.

26.Doven, S., Mitroi, A.: 2008 – Drying capacity and performance comparision of solar box

dryer and solar cabinet dryer, Lucrări ştiinţifice cu tema : Engineering and management of

sustainable development in agriculture, transports and food industry”, INMATEH, nr. 25, 157-162,

INMA Bucureşti, 2008, ISSN 1583 – 1019.

36.Gaceu, L., Brătucu, Gh., Ţane, N.: Cercetări cu privire la distribuţia temperaturii în masa de

seminţe în timpul procesului de uscare, în cea de-a IX-a conferinţă internaţională CONAT,

Universitatea „Transilvania” Braşov, 11-12 noiembrie 1999.

37.Gaceu, L., Brătucu, Gh., Ţane, N.: Particularităţi privind determinarea duratei procesului de

uscare a seminţelor, în cea de-a IX-a conferinţă internaţională CONAT, Universitatea

„Transilvania” Braşov, 11-12 noiembrie 1999.

40.Gaceu, L., Brătucu, Gh.: Particularităţi ale dirijării prin computer a procesului de uscare a

seminţelor de porumb, în Buletinul Sesiunii INMATEH 2000, vol. I, p. 57-64, Bucureşti, 12 iulie

2000.

43. Gherghi, A., Iordăchescu, C.: Depozite pentru legume şi fructe, Editura Ceres, Bucureşti, 1972

57.Lee, S.K., Kader, A.A.: Postharvest and postharvest factor influencing vitamin C content of

horticultural crops, in Postharvest Biology and Technology, nr. 20, 207-220, 2000.

60.Marcu, S., Voicu, Gh.: Cercetări privind procesul de lucru şi performantele sistemelor de

uscare şi conservare a seminţelor de cereale în spaţii de depozitare cu volum redus, Revista

Construcţia de Maşini, nr.12/1999, p.39-41, ISSN 0573-7419.

63. Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Researches Concerning the Manufacturing of a Technical

Equipment for Drying of Vegetable with Solar Energy Used in Brasov Area, în revista INMATEH

III, 2009, nr. 29, p. 115-121, Bucureşti, România, ISSN 1583-1019.



78

64.Marin, A.L.: Contributions to the Study of Heat Balance in Drying of Fruits and Vegetables

with Solar Energy, în revista Journal of EcoAgriTourism, vol.6, 2010, nr.2(19), p. 64-68, Braşov,

România, ISSN 1844-8577.

65.Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Research Regarding on the Balance of Masses in Conservation by

Drying of Vegetables and Fruits, în revista Journal of EcoAgriTourism, vol.6, 2010, nr.2(19), p. 68-

72, Braşov, România, ISSN 1844-8577.

67.Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Contributions To The Development Of Equipment That Are Using

Solar Energy For Drying Vegetable Products, în revista COMAT 2010 (International Conference

Research and Innovation in Engineering),vol.III, 2010, p 140-144, Braşov, România, ISSN 1844-

9336.

68.Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Conservation By Drying Of Plums With Solar Energy, in Bulletin

of the Transilvania University of Braşov Series II: Forestry • Wood Industry • Agricultural Food

Engineering • Vol. 4 (53) No. 1 – 2011, p 111-116.

70.Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Research On The Importance Of Use Ventilation For Drying

Tomatoes, Carrots And Apricots, în The 4th International Conference Computational Mechanics

and Virtual Engineering COMEC 2011, vol.I, 2011, p 92-96, Braşov, România.

71.Marin, A.L.: Research Regarding Drying Of Agricultural Products By Using Solar Energy, în

The 4th International Conference Computational Mechanics and Virtual Engineering COMEC

2011 (International Conference Research and Innovation in Engineering), vol.I, 2011, p 97-100,

Braşov, România.

72.Marin, A.L., Brătucu, Gh., Florea, C.,C.: Research regarding energy optimization of the

dehydration process of tomatoes, Bulletin of the Transylvania Universiy of Braşov, Serie II

Forestry. Wood Industry.Agricultural Food Engineering. Vol. 5 (55) nr.2-2012, ISSN 2065-2135

(Print), ISSN 2065-2143 (CD-ROM) (acceptat pentru publicare).

78.Mănişor, P., Bria, N., Ruxandru, C., Florescu, C.: Maşini şi instalaţii pentru uscarea şi

condiţionarea produselor agricole, Editura Agro-silvică, Bucureşti, 1967.

83.Mitroi, A., Udroiu, A., Esper, A., Mühlbauer, W., Epure, D.: Verfahrenstechnische

Untersuchungen über den Einsatz in Rumänien vom solaren Tunneltrockner typ Hohenheim,

Lucrările Simpozionului Ştiinţific “90 ani de învăţământ superior agronomic la Iaşi”, USAMV Iaşi,

24-25.10. 2002.

85.Mihăilă, C., Caluianu, V., Marinescu, M., Dănescu, Al.: Procese şi instalaţii industriale de

uscare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1982.

91.Păunescu, G., C.: Contribuţii la perfecţionarea proiectării sistemelor de reglare automată a

factorilor climatici în depozitele de legume şi fructe, Teză de doctorat, Universitatea Transilvania,

Braşov, 2012.

98.Răducanu, P., Turcoiu, T., Florea, A.: Procese termogazodinamice în instalaţiile de uscare şi

conservare a produselor agroalimetare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1999.

110.Ţane, N., Gaceu, L.: Maşini, instalaţii şi utilaje pentru produse de origine vegetală, Editura

Universităţii „Transilvania” din Braşov, 2000.

113.Udroiu, A., Mitroi, A., Epure, D.: Utilizarea în România a uscătorului solar de tip tunel

model Hohenheim, Lucrările Simpozionului Ştiinţific Internaţional “Realizări şi perspective în

agricultură”, Vol. 5, Subsecţiunea Inginerie Agrară, Universitatea Agrară de Stat din Moldova,

Chişinău, 21.01.2005.

114.Voican, V., Lăcătuş, V.: Cultura protejată a legumelor în sere şi solarii, Editura Ceres,

Bucureşti, 2004.

142.*** http://uscatoare.ro.

143.***http://yaymicro.com.



79

Curriculum vitae

Informaţii personale

Nume şi prenume MARIN, Andreea Lavinia

Adresă Str. C. Cosminului, nr.38, bl.405E, sc.A, ap.13,

Braşov, România

Telefon 0753 105 025

E-mail [email protected]

Naţionalitate Română

Data naşterii 16.08.1985

Educaţie şi formare

Perioada 2009-prezent

Calificarea/diploma obţinută Doctorand

Numele instituţiei de învăţământ Universitatea Transilvania din Braşov

Perioada 2010-2012

Calificarea/diploma obţinută Master – programul: Eco-biotehnologii în

Agricultură şi Alimentaţie

Numele instituţiei de învăţământ Universitatea Transilvania din Braşov

Perioada 2004-2009

Calificarea/diploma obţinută Inginer diplomat

Numele instituţiei de învăţământ Universitatea Transilvania din Braşov,

Facultatea de Inginerie Mecanică

Limba(i) străină(e) cunoscută(e) Engleză, Franceză, Germană

Competenţe şi aptitudini tehnice Windows OS, Microsoft Office, MathCAD,

AutoCAD, Unigraphics, SolidWorks 2011

Informaţii suplimentare Prim autor sau co-autor la 11 articole ştiinţifice

publicate în reviste de specialitate din România

şi străinătate;

Co-autor la 2 manuale universitare;



80

Curriculum vitae

Personal information

Name MARIN, Andreea Lavinia

Address Str. C. Cosminului, nr.38, bl.405E, sc.A, ap.13,

Braşov, România

Telephone 0753 105 025

E-mail [email protected]

Nationality Română

Birth date 16.08.1985

Education and formation

Period 2009-present

Qualification Ph.D. Student

Education institution Transilvania University of Braşov

Period 2010-2012

Qualification Master degree– programul: Eco-biotechnology

in Agriculture and Food

Education institution Transilvania University of Braşov

Period 2004-2009

Qualification Diplomat Engineer

Education institution Transilvania University of Braşov, Mechanical

Engineering Faculty

Foreign languages English, French, German

Technical competences Windows OS, Microsoft Office, MathCAD,

AutoCAD, Unigraphics, SolidWorks 2011

Supplementary information First author or co-author at 11 scientifically

papers published in specialized magazines in

Romania and abroad;

Co-author at 2 university manuals;



81

Lucrări elaborate de autor în domeniul tezei de doctorat

A. Manuale universitare

1. Brătucu, Gh., Bică, C., Marin, A.L., Păunescu, C.G.: Transportul intern, manipularea şi

depozitarea produselor agroalimentare, Editura Universităţii Transilvania Braşov, 2010, ISBN

978-973-635-924-8.

2. Brătucu, Gh., Pănescu, C.G., Căpătână, I., Marin, A.L., Canja, C.M.: Mașini de ridicat și

transportat în industria alimentară și agricultură, Editura Universităţii Transilvania Braşov, 2011,

ISBN 978-973-635-927-9.

B. Lucrări ştiinţifice

1. Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Researches Concerning the Manufacturing of a Technical

Equipment for Drying of Vegetable with Solar Energy Used in Brasov Area, în revista INMATEH

III, 2009, nr. 29, p. 115-121, Bucureşti, România, ISSN 1583-1019.

2. Marin, A.L.: Contributions to the Study of Heat Balance in Drying of Fruits and Vegetables

with Solar Energy, în revista Journal of EcoAgriTourism, vol.6, 2010, nr.2(19), p. 64-68, Braşov,

România, ISSN 1844-8577.

3. Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Research Regarding on the Balance of Masses in Conservation by

Drying of Vegetables and Fruits, în revista Journal of EcoAgriTourism, vol.6, 2010, nr.2(19), p. 68-

72, Braşov, România, ISSN 1844-8577.

4. Marin, A.L.: Economically Aspects Regarding The Usage Of Renewable Energy For Drying

Vegetable Products, în revista COMAT 2010 (International Conference Research and Innovation in

Engineering), vol.III, 2010, p 136-139, Braşov, România, ISSN 1844-9336.

5. Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Contributions To The Development Of Equipment That Are Using

Solar Energy For Drying Vegetable Products, în revista COMAT 2010 (International Conference

Research and Innovation in Engineering),vol.III, 2010, p 140-144, Braşov, România, ISSN 1844-

9336.

6. Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Conservation By Drying Of Plums With Solar Energy, in Bulletin

of the Transilvania University of Braşov Series II: Forestry • Wood Industry • Agricultural Food

Engineering • Vol. 4 (53) No. 1 – 2011, p 111-116.

7. Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Opportunities For Top Recovery Of Fruit And Vegetables By

Conservation By Drying In Brasov Area, în revista Journal of EcoAgriTourism, vol.7, 2011,

nr.1(22), p. 35-38, Braşov, România, ISSN 1844-8577.

8. Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Research On The Importance Of Use Ventilation For Drying

Tomatoes, Carrots And Apricots, în The 4th International Conference Computational Mechanics

and Virtual Engineering COMEC 2011, vol.I, 2011, p 92-96, Braşov, România.

9. Marin, A.L.: Research Regarding Drying Of Agricultural Products By Using Solar Energy, în

The 4th International Conference Computational Mechanics and Virtual Engineering COMEC

2011 (International Conference Research and Innovation in Engineering), vol.I, 2011, p 97-100,

Braşov, România.

10. Marin, A.L., Brătucu, Gh.: Research regarding energy optimization of the dehydration

process of tomatoes, Bulletin of the Transylvania Universiy of Braşov, Serie II Forestry. Wood



82

Industry.Agricultural Food Engineering. Vol. 5 (55) nr.2-2012, p. ., ISSN 2065-2135 (Print), ISSN

2065-2143 (CD-ROM) (acceptat pentru publicare).

11. Brătucu, Gh., Marin, A.L.: Research on carrots drying by using solar energy, Bulletin of

the Transylvania Universiy of Braşov, Serie II Forestry. Wood Industry.Agricultural Food

Engineering. Vol. 5 (55) nr.2-2012, ISSN 2065-2135 (Print), ISSN 2065-2143 (CD-ROM) (acceptat

pentru publicare).

C. Lucrări prezentate în cadrul pregătirii la Şcoala Doctorală

1. Marin A.L.: Stadiul actual al cercetărilor şi realizărilor în domeniul instalaţiilor pentru

uscarea produselor vegetale prin utilizarea energiei solare, Referat de cercetare ştiinţifică pentru

doctorat, Universitatea Transilvania din Braşov, 2010.

2. Marin A.L.: Contribuţii teoretice la perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru

uscarea produselor vegetale prin utilizarea energiei solare, Referat de cercetare ştiinţifică pentru

doctorat, Universitatea Transilvania din Braşov, 2012.

3. Marin A.L.: Cercetarea experimentală a echipamentelor pentru uscarea produselor vegetale

prin utilizarea energiei solare, Referat de cercetare ştiinţifică pentru doctorat, Universitatea

Transilvania din Braşov, 2012.

Cercetări privind optimizarea energetică a procesului de conservare prin uscare

a legumelor şi fructelor

REZUMAT

Conducător ştiinţific, Doctorand,

Prof.univ.dr.ing. BRĂTUCU Gheorghe Ing. MARIN Andreea Lavinia

Lucrarea abordează o temă de mare actualitate pe plan mondial, respectiv optimizarea energetică a

procesului de conservare prin uscare a legumelor şi fructelor. Cercetările teoretice şi experimentale

efectuate au vizat trei produse reprezentative pentru agricultura româească şi anume tomatele, merele şi

morcovii. În cadrul cercetărilor s-a studiat atât procesul de deshidratare a acestor produse prin folosirea

unui echipament tehnic specializat, alimentat cu energie electrică, cât şi uscarea naturală prin utilizarea

unui echipament de concepţie proprie, care valorifică energia solară. Restricţia principală impusă

procesului de uscare a legumelor şi fructelor în ambele cazuri a constat în păstrarea cât mai bună de

către produsele conservate a caracteristicilor fizice şi bioalimentare iniţiale ale acestora. În acest sens s-

au luat în considerare 4 temperaturi de deshidratare (300C, 400C, 500C şi 600C), secţionarea produselor

în jumătăţi, sferturi şi felii cu grosimi de 5mm şi 10mm, la produse la care dimensiunile principale au

fost din trei categorii reprezentative. De asemenea, la studiul uscării naturale s-a analizat procesul de

uscare când produsele au fost depuse pe suprafeţe de culori diferite (alb, gri, negru), cu expunere directă

la radiaţia solară sau cu expunere la umbră, cu sau fără ventilaţie şi cu înclinaţii variabile faţă de unghiul

de incidenţă al razelor solare. Prin aceste rezultate se evidenţiază posibilitatea conducerii cât mai corecte

a procesului de uscare pentru diferite legume şi fructe, astfel încât să se respecte vitezele optime de

eliminare a apei şi de obţinere în final a unor produse de calitate superioară, cu consumuri optime de

energie.

Research regarding energy optimization of the preservation process by drying of

vegetables and fruits

ABSTRACT

Scientific coordinator, Ph.D. Student,

Professor Ph.D. Eng. BRĂTUCU Gheorghe Eng. MARIN Andreea Lavinia

The paper approach an worldwide highly topical theme, respectively the energy optimization of the

preservation process by drying of vegetables and fruits. The theoretical and experimental research

performed have focused on three representative products for Romanian agriculture, namely tomatoes,

apples and carrots. During the researches it has been studied both the dehydration of these products

using a specialized technical equipment, powered by electrical energy, and the natural drying by using

an own design equipment that use solar energy. The main restriction imposed to the drying process of

fruits and vegetables in both cases was the best maintaining by the preserved products of the initial

physical and organic food features. So, there were considered 4 dehydration temperatures (300C, 400C,

500C and 600C), the products were cut in halves, quarters and slices of 5 and 10mm thickness, and for

each product there were considered three dimensional categories. Also, at the study of natural drying it

was analyzed the drying process when the products were exposed on different colour surfaces (white,

grey, black), with direct exposure to sun radiation or shadow exposure, with or without ventilation and

with variable angle from the incidence angle of sunlight. By these results highlight the ability to lead as

accurate the drying process for different vegetables and fruits, so to respect the optimum speed of water

elimination and to finally obtain high quality products, with optimum energy consumption.

Date post:	01-Sep-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	11 times
Download:	0 times

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial ... · O direcţie importantă abordată...

Documents