大人の監督のもとで子供達が使える Locally Delicious プロジェクトのソーラー乾燥機太陽熱脱水機（またはソーラードライヤー）を使用すると、他の乾燥技術に伴うエネルギーコストや汚染なしに食品を保存できます。
農産物やその他の製品は、何千年もの間、屋外で太陽と風によって乾燥されてきました。その目的は、食品の場合のように後で使用するために保存すること、または木材、タバコ、洗濯のように生産プロセスの不可欠な部分として乾燥することです。工業化された地域や部門では、屋外乾燥は、ボイラーで入ってくる空気を加熱し、ファンで高速で空気を通過させる機械式乾燥機に大きく置き換えられています。機械式乾燥は、屋外乾燥よりも速く、使用する土地がはるかに少なく、通常はより高品質の製品を生み出します。しかし、機器は高価で、稼働するには大量の燃料または電力が必要です。
この技術概要における「太陽乾燥」とは、乾燥に太陽エネルギーを使用する方法を指し、屋外での「天日乾燥」は除きます。太陽乾燥機の正当性は、天日乾燥よりも効果的である可能性がある一方で、機械式乾燥機よりも運用コストが低いことです。いくつかの設計が技術的に実証されており、まだ広く使用されているものはありませんが、その可能性については依然として楽観的な見方があります。
種類
米の太陽熱乾燥機
よく知られているタイプの太陽熱乾燥機を図 1 に示します。これは米の特定の要件に合わせて設計されましたが、水分を除去するという基本的な必要性は同じであるため、原理は他の製品や設計タイプにも当てはまります。
空気は自然対流によって乾燥機に引き込まれます。空気は集熱器を通過する際に加熱され、米から水分を吸収する際に部分的に冷却されます。米は空気と太陽の直接の両方によって加熱されます。
暖かい空気は冷たい空気よりも多くの水分を保持できるため、必要な量は、コレクター内で加熱される温度と、コレクターに入ったときに保持される量 (絶対湿度) によって異なります。
空気の水分吸収能力が、その初期の湿度とその後の加熱温度によってどのように影響を受けるかを表 1 に示します。
ほとんどの乾燥工程の目的は、製品の水分含有量を指定された値まで減らすことです。水分含有量 (湿潤基準) は、総重量に対する水の重量の割合として表されます。米の水分含有量は通常、24% から 14% に減らす必要があります。したがって、1 トンの米を乾燥させるには、100kg の水を除去する必要があります。加熱された空気の「吸収能力」が 8g/m3 の場合、1 トンの米を乾燥させるには 100/0.0008 = 12,500/m3 の空気が必要です。水を蒸発させるのに必要な熱は 2.26kJ/kg です。したがって、100kg の水を蒸発させるには約 250MJ (70kWh) のエネルギーが必要です。乾燥機への太陽熱入力には固定要件はありません。これは、入ってくる周囲の空気が水を蒸発させるために内部エネルギーの一部を放棄できるためです (プロセス中に温度が下がります)。確かに、周囲の空気が十分に乾燥していれば、熱の投入は必須ではありません。しかし、余分な熱は 2 つの理由で役立ちます。第 1 に、空気が暖かい場合は、必要な熱が少なくなります。第 2 に、米粒自体の温度は、特に乾燥の後半の段階で水分を粒の中心から表面に「引き出す」必要がある場合に、重要な要素になることがあります。この温度自体は主に空気の温度に依存しますが、米が直接受ける太陽放射の量にも依存します。自然対流システムでは、乾燥機内の暖かい空気が外部の冷たい空気よりも軽いという事実によって空気の流れが生じます。この密度の違いにより、穀粒の層全体に小さな圧力差が生じ、空気が穀粒の層を通り抜けます。この効果は、入口 (h1) より上の穀粒の高さと、出口 (h2) より上の穀粒の高さが大きいほど大きくなります。h2 の増加による効果は、h1 の増加による効果よりも小さくなります。これは、空気が穀粒を通過するときに冷却されるためです。さまざまなケースのおおよその密度を表 2 に示します。入ってくる空気が 10 ～ 30°C 加熱されるだけであれば、乾燥機の上に煙突があっても、それが太陽熱集熱器として効率的に機能して空気の温度を大幅に上昇させない限り、ほとんどまたはまったく違いがないことがわかります。密度の差が 0.05kg/m2 ほどあっても、結果として生じる圧力差は煙突 1 メートルあたりわずか 0.5 Pa (大気圧の 5 百万分の 1) であることに注意してください。比較すると、強制対流システムは通常、100 ～ 500 Pa の圧力差で動作します。多くの製品は過度の温度によって損傷します。最も厳しい制約は、豆 (35°C)、米 (45°C)、および種子として使用するすべての穀物 (45°C) です。強制対流式ソーラー乾燥機
図2: 強制対流式太陽熱乾燥機ファンを使用して空気の流れを作ると、乾燥時間を 3 分の 1 に短縮できます。また、必要なコレクターの面積は最大 50% 削減されます。したがって、製品の所定の処理量に必要なコレクターの面積は 5 ～ 6 分の 1 に削減できます。1 日 1 トンの乾燥機の初期コストは 1,500 ～ 2,000 ポンド程度です。ファンは 6 時間で約 500 ワットを消費するため、電気代 (0.07/kWhr) は乾燥米 1 トンあたり約 0.20 になります。
テント乾燥機
図3: テント乾燥機テント、ボックス、キャビネット乾燥機の特徴は、乾燥室とコレクターが 1 つに統合されていることです (図 3 を参照)。これにより、初期コストが低く抑えられます。ただし、乾燥時間は必ずしも屋外乾燥よりも大幅に短くなるわけではありません (おそらく、これまで自然対流の利用に十分な注意が払われてこなかったのでしょう)。乾燥機の主な目的は、ほこり、汚れ、雨、風、捕食動物から保護することであり、通常は果物、魚、コーヒー、またはそうでなければ廃棄率が高いその他の製品に使用されます。他にもさまざまな種類があります。温室乾燥機は、テント乾燥機のより洗練されたバージョンです。ボックス乾燥機は、より高い温度を実現するために断熱材を組み込む場合があります。貯蔵ビン乾燥機は、乾燥と長期貯蔵の機能を兼ね備えています。太陽熱木材窯には、乾燥速度の必要な制御を可能にするために温水貯蔵が含まれる場合があります。太陽熱乾燥か屋外乾燥か?
まず、太陽熱乾燥の重要な利点の 1 つは、雨、虫、動物、糞便を含む可能性のあるほこりから製品を保護できることです。一部のシステムでは、直射日光からも製品を保護します。次に、乾燥が速いため、カビが生える可能性が低くなります。3 番目に、乾燥温度が高いほど、より完全な乾燥が可能になり、保管期間が大幅に長くなる可能性があります (ただし、保管中に再加湿が防止される場合に限ります)。最後に、より複雑なタイプの太陽熱乾燥機では、乾燥速度をある程度制御できます。
どのソーラー乾燥機ですか?
太陽熱乾燥機の代替タイプを選択するかどうかは、地域の要件、特に運用規模によって異なります。小規模農家を対象としている場合は、初期資本コストが主な制約となる可能性があり、プラスチックで覆われたテント型または箱型の乾燥機が適している可能性があります。
しかし、機器をより集中的に使用できるように、乾燥をより集中的に行う傾向が出てくるかもしれません。ガラスカバーの初期コストは高額になるかもしれませんが、その場合、グリッド電力を利用してファンを稼働させ、特定のコレクターエリアでより高速な処理能力を実現できる可能性があります。
中規模規模および資本コストの場合、自然対流式米乾燥機は実績のある設計です。
空気を加熱するために太陽放射と燃料のどちらを使用するかの選択は、主に初期費用が高いか、継続的な燃料費用が高いかのいずれかであり、場所ごとに分析する必要があります。状況によっては、籾殻やその他の燃料を低い機会費用で燃やすことができる場合があります。1 トンの米から 200 kg の籾殻が得られます。燃料加熱は通常、太陽熱加熱よりも乾燥速度をより適切に制御でき、乾燥を継続的に行うこともできます。これらのいずれかが必要な場合は、太陽エネルギーによる空気の予熱と組み合わせたシステムが適している場合があります。
関連プロジェクト
ソーラー食品乾燥機のプランはhttps://permies.com/t/solar-dehydratorからここに、ソーラー脱水機の作り方や構築方法を示すAppropedia のオリジナル プロジェクトがすべてあります。ページを作成し、プロジェクトデータ ボックスの [インスタンス] パラメータに「ソーラー脱水機」を追加して、独自のプロジェクトを自由に追加してください。
参照
外部リンク
参考文献
- 食品の乾燥（実践的行動技術概要）
- 乾燥技術実践アクション技術概要
- トレイ乾燥機の実践的動作技術概要
- Anagi トレイドライヤーの実用的動作技術概要
- オフシーズンの食品を保存するためのシンプルな太陽熱乾燥機の構築と使用 HEDON
- 家庭エネルギーネットワーク
- 利益を生む食品の乾燥：中小企業向けガイド バリー・アクステル、ITDG 出版、2002 年
- 食品乾燥事業の立ち上げ：ステップバイステップガイド Fabrice Thuiller、ITDG Publishing、2002
- 太陽熱乾燥機 連邦科学評議会、1985年
- 太陽熱乾燥：食品保存の実際的方法、ILO、1988年
- 小規模企業開発のための太陽光乾燥果物と野菜の生産、NRI 1996
- 乾燥を体験しよう！トレイ乾燥技術の普及に関するケーススタディ、バリー・アクステル＆アレックス・ブッシュ、IT Publishing、1991年
| キーワード | 太陽光、ソーラークッカー、エネルギー |
|---|---|
| 持続可能な開発目標 | SDG07 手頃な価格のクリーンエネルギー |
| ライセンス | CC-BY-SA-3.0 |
| 言語 | 英語(en) |
| 翻訳 | 韓国語、日本語、中国語、ドイツ語、オランダ語 |
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| エイリアス | 太陽熱乾燥、太陽熱乾燥、太陽熱脱水、DIY 太陽熱食品乾燥機プロジェクト、DIY 太陽熱乾燥機プロジェクト、オリジナル:太陽熱乾燥、太陽熱脱水機 |
| インパクト | ページビュー数 3,651 |
| 作成した | 2008年2月25日ロニー・グラフマン |
| 修正済み | 2023年10月23日StandardWikitext botによる |
| 引用元 | 「ソーラー脱水機」。Appropedia。2008～2023年。2024年6月8日閲覧。 |
| APIクエリ | 基本、セマンティック、HTML、ファイル、その他 |
