Studiul asupra sistemului fiabil pentru întreprinderile specializate în uscarea semințelor

Abstract

This paper presents the results of a study conducted on a highly reliable system for agricultural enterprises specialised in drying seeds. The proposed system is an electrical system with a high level of operational reliability and has been designed to carry out research on the identification of solutions for significantly increasing the efficiency of the drying process of various agricultural plant seeds using the suspended layer treatment method. The main results of the study on the use of the system proposed by the authors, both in laboratory and in real conditions in specialized enterprises, highlighted an essential increase of the operational reliability, energy efficiency, process quality, and productivity, as well as cost reduction.

Full text

93
STUDIUL ASUPRA SISTEMULUI FIABIL PENTRU ÎNTREPRINDERILE
SPECIALIZATE ÎN USCAREA SEMINȚELOR
Victor POPESCU1*, ORCID: 0000-0002-4634-2255,
Oleg STIOPCA1, ORCID: 0000-0001-8357-5683,
Vitali VIȘANU1, ORCID: 0000-0002-2273-342X,
Dinu VOINESCO1, ORCID: 0000-0001-5004-0068,
Tatiana BALAN1, ORCID: 0000-0002-8897-105X,
Anatol CECAN1, ORCID: 0009-0005-7584-0906,
Tatiana TODIRAȘ1, ORCID: 0009-0004-6695-4808
1Universitatea Tehnică a Moldovei, Republica Moldova
*Corespondență: Victor POPESCU – e-mail: victor.popescu@ie.utm.md
Abstract. This paper presents the results of a study conducted on a highly reliable sys-
tem for agricultural enterprises specialised in drying seeds. The proposed system is
an electrical system with a high level of operational reliability and has been designed
to carry out research on the identication of solutions for signicantly increasing the
efciency of the drying process of various agricultural plant seeds using the suspended
layer treatment method. The main results of the study on the use of the system propo-
sed by the authors, both in laboratory and in real conditions in specialized enterprises,
highlighted an essential increase of the operational reliability, energy efciency, pro-
cess quality, and productivity, as well as cost reduction.
Key words: Electrical system; Reliability level; Energy efciency; Drying process.
Rezumat. În acest articol sunt prezentate rezultatele unui studiu realizat asupra sis-
temului cu abilitate înaltă, destinat întreprinderilor agricole specializate în uscarea
seminţelor. Modelul propus constituie un sistem electric, care are un nivel ridicat de
siguranţă în funcţionare şi a fost conceput pentru realizarea cercetărilor cu privire la
identicarea soluţiilor referitoare la sporirea semnicativă a ecienţei procesului de
uscare a diferitor seminţe de plante agricole, cu aplicarea metodei de tratare în strat
suspendat. Rezultatele principale ale studiului efectuat privind utilizarea sistemului
propus de autori, atât în condiţii de laborator, cât şi în condiţii reale la întreprinderi
specializate, sunt: sporirea abilităţii de funcţionare, a ecienţei energetice, a calităţii
procesului, a productivităţii şi reducerea costurilor.
Cuvinte-cheie: Sistem electric; Nivel de abilitate; Ecienţă energetică; Proces de uscare.
INTRODUCERE
La momentul actual, managementul ecient al complexului agroindustrial poate
 asigurat atât prin perfecţionarea tehnologiilor existente, cât şi prin elaborarea şi im-
plementarea noilor metode de procesare, bazate pe ecienţă energetică înaltă (Paiva
et al., 2020; Jajcevic et al., 2013). Cu toate acestea, efortul de cercetare şi dezvoltare este
absolut necesar pentru a soluţiona o serie de probleme din domeniu şi pentru identi-
carea procedeelor noi de prelucrare tehnologică, îndeosebi pentru produsele agricole
(Ranjbaran et al., 2014; Panzella, et al. 2020; Balan et al., 2022).
DOI: 10.55505/sa.2023.1.10
UDC: 66.047.31.5:663.26
Agricultural Science no. 1 (2023), pp. 93-98
Știința Agricolă ISSN 1857-0003 E-ISSN 2587-3202

Victor POPESCU, Oleg STIOPCA, Vitali VIȘANU, Dinu VOINESCO, Tatiana BALAN, Anatol CECAN, Tatiana TODIRAȘ
94
Trebuie de remarcat faptul că procesul de uscare este cel mai des întâlnit pro-
ces în industria produselor agricole, îndeosebi în industria de prelucrare primară a
seminţelor. Reieşind din aceasta, la momentul actual sunt utilizate o serie de metode
de uscare, însă nici una nu este ideală sau perfectă, după cum indică cercetătorii din
domeniu, astfel, ecare din ele avânt dezavantajele sale (Pagotto et al., 2016; Esposito
et al., 2020; Roberts et al., 2008; Popescu et al., 2019; Oliveira et al., 2016).
Este destul de important faptul, că, procesul de uscare trebuie să aibă loc strict
până la atingerea umidităţii optime de păstrare a produsului, ca să frâneze dezvoltarea
microorganismelor pe durata de păstrare (Figiel, 2010; Scram et al., 1993; Askarishahi et
al., 2020, Popescu & Malai, 2019; Kaensup, 1998).
Una dintre problemele principale cu care se confruntă întreprinderile din dome-
niul uscării seminţelor de plante agricole este cea a abilităţii de funcţionare a utila-
jului care asigură procesul tehnologic (Jittanit et al., 2010, Popescu et al., 1993; Tirsu et
al., 2022).
O altă problemă caracteristică proceselor de uscare a seminţelor de plante agrico-
le este durata mare de tratare termică, care în consecinţă, duce la diminuarea indicilor
de calitate a produselor nite (Horabik et al., 2020). Problema dată se acutizează pentru
cazul uscării produselor oleaginoase, care sunt bogate în acizi graşi şi sunt sensibile la
procesele de prelucrare tehnologică (Pagotto & Halog, 2016).
Totodată, în afară de cele menţionate, o altă problemă acută cu care se confruntă
întreprinderile agricole din domeniu, este reducerea consumului de energie în procesul
de uscare a seminţelor (Paiva et al., 2022).
Astfel, pentru creşterea ecienţei procesului de uscare a seminţelor de plante
agricole, a fost elaborat un sistem electric cu abilitate înaltă şi în rezultatul cercetă-
rilor în direcţia identicării soluţiilor de ecientizare a procesului de uscare, au fost
stabilite regimurile optime de tratare tehnologică, în baza procedeului de procesare
termică în strat suspendat.
Aşadar, rezultatele principale obţinute privind aplicarea sistemului elaborat la us-
carea seminţelor de plante agricole sunt: sporirea semnicativă a abilităţii de func-
ţionare şi a vitezei procesului de uscare a seminţelor, reducerea timpului de tratare
termică şi a consumului de energie electrică, creşterea calităţii seminţelor şi reducerea
cheltuielilor de prelucrare.
MATERIALE ȘI METODE
Sistemul, elaborat pentru realizarea studiului experimental cu privire la uscarea
seminţelor de plante agricole, este prezentat în Figura 1.
Acest sistem permite cercetarea procesului de uscare a seminţelor de diverse
plante agricole, atât prin metoda clasică, cât şi prin metoda propusă de autori – cu
aplicarea tratării în strat suspendat.
Totodată, sistemul elaborat este suplinit cu mijloace tehnice de automatizare,
care permit atât dirijarea automată a procesului, cât şi monitorizarea riguroasă a para-
metrilor tehnologici.
În baza acestui sistem a fost estimată ecienţa procesului de uscare cu aplicarea
metodei propuse, iar rezultatele au fost comparate cu cele obţinute prin metoda de
uscare clasică.

STUDIUL ASUPRA SISTEMULUI FIABIL PENTRU ÎNTREPRINDERILE SPECIALIZATE ÎN USCAREA SEMINȚELOR
95
Figura 1. Prezentare foto a sistemului elaborat pentru studiul procesului
de uscare a semințelor de plante agricole
REZULTATE ȘI DISCUȚII
În rezultatul cercetării procesului de uscare a seminţelor de plante agricole în baza
sistemului elaborata fost stabilită cinetica de uscare şi a fost comparată ecienţa pro-
cesului de uscare prin metoda propusă, în raport cu procesul de uscare clasic.
Astfel, s-au stabilit pentru ecare metodă curbele reducerii umidităţii şi, reieşind
din seriile de experimente realizate pentru ecare metodă, s-au obţinut gracele vitezei
de uscare.
În aşa mod, s-a conrmat faptul că produsul nit, obţinut în urma procesului de
uscare tradiţională, posedă o neuniformitate a uscării pe întregul volum, ceea ce inu-
enţează negativ calităţile organoleptice, iar uscarea cu aplicarea sistemului elaborat
permite înlăturarea acestui neajuns.
Totodată, procesul tradiţional de uscare a seminţelor de plante agricole, are o
viteză mai mică şi necesită un timp mai mare pentru prelucrare, pe când procedeul pro-
pus de prelucrare oferă posibilitatea de a reduce semnicativ durata uscării.
Aşadar, au fost examinate cinci regimuri de uscare a diferitor tipuri de seminţe,
atât prin metoda clasică, cât şi prin metoda propusă, şi anume: 200W, 300W, 450W,
600W, 750W. Respectiv, ecare regim având o durată de 144 de minute, 114 minute, 84
de minute, 59 de minute, 39 de minute.
În gura 2, ca exemplu, sunt reprezentate grac curbele de uscare prin metoda
clasică, pentru ecare regim tehnologic examinat, pentru un tip de produs sămânţos
selectat arbitrar pentru exemplicare.

Victor POPESCU, Oleg STIOPCA, Vitali VIȘANU, Dinu VOINESCO, Tatiana BALAN, Anatol CECAN, Tatiana TODIRAȘ
96
Figura 2. Curbele vitezei de uscare a semințelor prin metoda clasică
Astfel s-a demonstrat că viteza maximă de uscare prin această metodă, pentru
regimul cel mai intens cu puterea de 750W, este de 2 %/min.
În gura 3 se reprezintă curbele reducerii umidităţii în timp la uscarea prin meto-
da propusă, pentru acelaşi tip de produs sămânţos selectat pentru exemplicare şi, la
fel, pentru aceleaşi cinci regimuri de uscare examinate: 200W, 300W, 450W, 600W, 750W.
Respectiv, ecare regim având o durată de 99 de minute, 74 de minute, 49 de minute, 39
de minute, 29 de minute.
Figura 3. Curbele vitezei de uscare a semințelor prin metoda propusă
Aşadar, rezultatele obţinute au demonstrat că, viteza maximă de uscare prin aceas-
tă metodă, pentru regimul cel mai intens cu puterea de 750W, este de 2,5 %/min.
Totodată, s-a stabilit că regimul optim de tratare tehnologică este de 450W, deoa-
rece pentru regimurile cu intensitate mai mică, este necesar un timp mai mare de pre-
lucrare, ceea ce afectează calitatea seminţelor, din cauza oxidării substanţelor sensibile
pe duratele mai mari de procesare, iar pentru regimurile cu intensitate mai mare de
tratare, se formează suri în stratul supercial al seminţelor, ceea ce intensică şi mai
mult procesul de oxidare.
Examinând rezultatele obţinute, observăm că la uscarea prin metoda propusă,
pentru regimul optim de tratare tehnologică, durata de uscare este mai redusă decât la
metoda clasică cu circa 41,4%.

STUDIUL ASUPRA SISTEMULUI FIABIL PENTRU ÎNTREPRINDERILE SPECIALIZATE ÎN USCAREA SEMINȚELOR
97
Trebuie de evidenţiat faptul că la uscarea cu aplicarea sistemului elaborat consu-
mul de energie electrică este mai redus decât la uscarea prin metoda clasică cu circa
40,9%, iar pe parcursul funcţionării în perioada de 5 ani, atât pe durata realizării cer-
cetărilor de laborator, cât şi în condiţii reale, la întreprinderi specializate, sistemul a
demonstrat o abilitate sporită, fără nici un refuz în procesul de funcţionare.
Mai mult decât atât, cercetările au conrmat că metoda propusă permite asigu-
rarea păstrării calităţii seminţelor bogate în uleiuri vegetale şi pot  ulterior utilizate
ecient în industria alimentară, medicina tradiţională, cosmetologie, farmaceutică etc.
CONCLUZII
Studiul realizat a demonstrat că aplicarea sistemului elaborat la uscarea seminţe-
lor de diverse plante agricole permite creşterea vitezei procesului pentru ecare regim
de tratare examinat.
În baza rezultatelor cercetărilor efectuate s-a constatat că sistemul propus oferă
posibilitatea de a reduce durata de tratare termică cu circa 41,4%, asigurând astfel o
creştere a productivităţii şi a calităţii seminţelor procesate.
Mai mult ca atât, sistemul elaborat are o abilitate înaltă şi un consum mai redus
de energie electrică cu circa 40,9%, fapt ce permite micşorarea semnicativă a cheltu-
ielilor de exploatare a sistemului în procesul de uscare a seminţelor.
REFERINȚE BIBLIOGRAFICE
1. ASKARISHAHI, M., MAUS, M., SCHRÖDER, D., SLADE, D.,, MARTINETZ, M., JAJCEVIC, D. (2020). Mecha-
nistic modelling of uid bed granulation. In: International Journal of Pharmaceutics, vol. 573, pp.
8837-8845. http://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2019.118837
2. BALAN, Mihail, ȚISLINSCAIA, Natalia, VIŞANU, Vitali, MELENCIUC, Mihail, POPESCU, Victor (2022). De-
vice for uniform air distribution in a tunnel dryer. In: Modern Technologies, in the Food Industry
– 2022: proceedings of the International Conference, 20-22 October 2022, Chisinau, pp. 17-19. ISBN
978-9975-45-851-1.
3. ESPOSITO, B., SESSA, M., SICA, D., MALANDRINO, O. (2020). Towards Circular Economy in the Agri-Fo-
od Sector: A Systematic Literature Review. In: Sustainability, vol. 12 (18), pp. 95-107. http://doi.
org/10.3390/su12187401
4. FIGIEL, A. (2010). Drying kinetics and quality of beetroots dehydrated by combination of convective
and vacuum-microwave methods. In: Journal of Food Engineering, nr. 98, pp. 461-470.
5. JAJCEVIC, D., SIEGMANN, E., RADEKE, C., KHINAST, J. (2013). Large-scale CFD–DEM simulations of
uidized granular systems. In: Chemical Engineering Science, vol. 98, pp. 298-310. http://doi.or-
g/10.1016/j.ces.2013.05.014
6. JITTANIT, W., SRZEDNICKI, G., DRISCOLL, R. (2010). Seed Drying in Fluidized and Spouted Bed Dryers.
In: Drying Technology, vol. 28 (10), pp. 1213-1219. http://doi.org/10.1080/07373937.2010.483048
7. HORABIK, J., MOLENDA, M. (2016). Parameters and contact models for DEM simulations of agricul-
tural granular materials: A review. In: Biosystems Engineering, vol. 147(2), pp. 206-225. http://doi.
org/10.1016/j.biosystemseng.2016.02.017
8. KAENSUP, W., WONGWISES, S., CHUTIMA, S. (1998). Drytng of pepper seeds using a combin-
ed microwave/uidized bed dryer. In: Drying Technology, vol. 16 (3-5), pp. 853-862. http://doi.
org/10.1080/07373939808917440
9. OLIVEIRA, S., BRANDÃO, T., SILVA, C. (2016). Inuence of drying processes and pretreatments on nu-
tritional and bioactive characteristics of dried vegetables: a review. In: Food Engineering Reviews,
vol. 8 (2), pp. 134-163.
10. PAIVA, T., RIBEIRO, M., COUTINHO, P. (2020). R&D Collaboration, Competitiveness Development, and
Open Innovation in R&D. In: Journal of Open Innovation: Technology, Market, and Complexity, vol.
6, nr. 4, pp. 416–424. http://doi.org/10.3390/joitmc6040116

Victor POPESCU, Oleg STIOPCA, Vitali VIȘANU, Dinu VOINESCO, Tatiana BALAN, Anatol CECAN, Tatiana TODIRAȘ
98
11. PANZELLA, L., MOCCIA, F., NASTI, R., MARZORATI, S., VEROTTA, L., NAPOLITANO, A. (2020). Bioactive
Phenolic Compounds From Agri-Food Wastes: An Update on Green and Sustainable Extraction Me-
thodologies. In: Frontiers in Nutrition, vol. 7, pp. 60-68. http://doi.org/10.3389/fnut.2020.00060
12. PAGOTTO, M., HALOG, A. (2016). Towards a Circular Economy in Australian Agri-food Industry: an
application of input-output oriented approaches for analyzing resource efciency and competiti-
veness potential. In: Journal of Industrial Ecology, vol. 20, nr. 5, pp. 1176-1186. http://doi.org/10.1111/
jiec.12373
13. POPESCU, Victor, MALAI, Leonid (2019). Estimarea parametrilor sistemului abil pentru prelucrarea
produselor agricole. In: Ştiinţa agricolă, nr. 2, pp. 109-113. ISSN 1857-0003.
14. POPESCU, V., MALAI, L., ROTARI, V., VOLCONOVICI, O. (2019). Reliable system for processing agricultu-
ral products. In: National Interagency Scientic and Technical Collection of Works - Design, produc-
tion and exploitation of agricultural machines, Issue 49, pp. 200-204. (In Russian)
15. POPESCU, V., POPA, A. BANTAŞ, R. (2013). Reliability analysis of systems for distribution of electricity.
In: Acta Electrotehnica, vol. 54 (5), pp. 387-389.
16. POPESCU, V., TIRSU, M., TSISLINSCAIA, N., VISHANU, V., BALAN, M., MELENCHUK, M. (2022). Increasing
the efciency of the drying process of fruits treated using SHF method. In: Problems of the Regional
Energetics, n. 3(55), pp. 130-139.
17. RANJBARAN, M., EMADI, B., ZARE, D. (2014). Simulation of Deep-Bed Paddy Drying Process and Per-
formance. In: Drying Technology, vol. 32(8), pp. 919-934. http://doi.org/10.1080/07373937.2013.875561
18. ROBERTS, J., KIDD, D., PADILLA-ZAKOUR, O. (2008). Drying kinetics of grape seeds. In: Journal of Food
Engineering, vol. 89 (4), pp. 460-465. http://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.05.030
19. SCRAM, J., HALL, D., STUCKEY, D. (1993). Bioethanol from grapes in the European community. In: Bio-
mass and Bioenergy, vol. 5 (5), pp. 347-358. http://doi.org/10.1016/0961-9534(93)90014-U
20. TÎRŞU, Mihai, POPESCU, Victor, BALAN, Mihail, KURDOV, Igor, BALAN, Tatiana, ROTARI, Viorel (2022).
Fluidized Bed Seed Dewatering System. In: Problems of the Regional Energetics, n. 2 (54), p. 114-122.
http://doi.org/10.52254/1857-0070.2022.2-54.10
21. TSUJI, Y., KAWAGUCHI, T., TANAKA, T. (1993). Discrete particle simulation of two-dimensional uidi-
zed bed. In: Powder Technology, vol. 77(1), pp. 79-87. http://doi.org/10.1016/0032-5910(93)85010-7
Conict of interests
The authors declare that they have no conict of interests.
Authors’ contributions
This work was carried out in collaboration among all authors. All authors read and approved the nal
manuscript.
Paper history
Received 10 May 2023; Accepted 14 June 2023
© 2023 by the author(s). This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribu-
tion License (CC BY 4.0).