Development of novel microwave-assisted freeze-drying unit combined with natural working fluid-based refrigeration system for agriculture and marine foods

Ogólna charakterystyka

Planowane badania eksperymentalne w pierwszej kolejności przeprowadzone zostaną w standardowym urządzeniu przygotowanym przez FrostX. Badania posłużą do oceny temperatury próbki żywności, ilości dostarczanego chłodu do komory i temperatury wlotu/ wylotu z kriostatu oraz ciśnienia i temperatury w komorze. Ponadto mierzone będzie zużycie energii elektrycznej w celu określenia całkowitego poboru mocy jednostki podstawowej. Badania eksperymentalne zostaną zdefiniowane dla różnych rodzajów żywności, w tym truskawek, ziół, dorsza i krewetek, czyli najważniejszych produktów odpowiednio na rynku polskim i norweskim. Wszystkie badania zostaną przeprowadzone w laboratorium SUT. Zebrane dane eksperymentalne posłużą do oceny działania jednostki referencyjnej a także, do walidacji modelu CFD standardowego rozwiązania.

Liofilizator FrostX już w laboratorium

Wykorzystanie liofilizacji z użyciem mikrofal (MW) wymaga określenia odpowiednich warunków pracy w celu poprawy wydajności urządzenia i wysokiej jakości żywności. W związku z tym na kolejnym etapie prac zostaną przeprowadzone testy porównawcze dla standardowego liofilizatora próżniowego ze wspomaganiem MW w celu określenia najlepszych warunków brzegowych dla prototypowej jednostki. Przeprowadzenie liofilizacji w wysokiej próżni jest kosztowne. Z tego powodu zaplanowane testy ujawnią, jakie warunki liofilizacji są wymagane, aby spełnić specyfikacje i wymagania produktu. Wyniki testu zostaną wykorzystane do krytycznego przeglądu specyfikacji liofilizatora MW.

Projekt prototypu MWFD pozwoli na wykorzystanie go w małych przedsiębiorstwach ze względu na niewielkie rozmiary, wybór rodzaju żywności i znacznie zmniejszone zużycie energii przez jednostkę.Dodatkowo prototyp zostanie rozszerzony o system kontroli. Na początku zostaną zdefiniowane następujące etapy operacyjne, aby wygenerować diagram logiczny każdego procesu: wybór rodzaju żywności, oszacowanie masy żywności, zamrażanie produktu, próżniowanie w komorze FD, suszenie żywności i proces wyłączania, przy osiągnięciu żądanej wilgotności żywności. Dodatkowo, bezpieczeństwo pracy będzie rozwijane poprzez monitorowanie podłączenia energii elektrycznej, temperatury w układzie chłodniczym i wewnątrz komory FD oraz wydajności pompy próżniowej wraz ze spadkiem ciśnienia.

Prototyp MWFD zintegrowany z systemem sterowania zostanie przekazany do długotrwałej eksploatacji na terenie małego przedsiębiorstwa, jakim jest cukiernia czy restauracja. Wyniki uzyskane w ramach testów terenowych pozwolą na ocenę wydajności i określenie rzeczywistej efektywności konserwowania żywności prototypowej jednostki. Proponowana instalacja będzie wykorzystywana do rodzajów żywności wymaganych przez wspomnianego użytkownika urządzenia. Czas pracy zostanie określony od 3 miesięcy do 6 miesięcy. Podczas tej długotrwałej operacji gromadzone będą szczegółowe dane:

• Sprawność liofilizacji i pobór mocy procesów jednostkowych: zamrażanie, próżniowanie i suszenie
• Temperatura wewnątrz komory FD
• Ciśnienie i temperatura układu chłodniczego
• Ciśnienie na wlocie pompy próżniowej i wydajność robocza pompy próżniowej