Общие сведения о процессе сушки и областях ее практического применения.
Сушка называется процесс удаления влаги из твердых, пастообразных или жидких продуктов путем испарения либо другими методами.
Сушка является одним из самых сложных тепломассообменным процессом. Отличительными свойствами пищевого сырья являются низкая термостойкость, склонность к деструкции, потеря товарного вида, неоднородность материалов по начальному содержанию в одном и другом.
Основными путями интенсификации процессов сушки являются:
1) Проведение процессов в условиях эффективной гидродинамической обстановки,
2) Применение комбинированного способа подвода теплоты, позволяющая более мягкого и рационально.
3) Создание многоступенчатых комбинированных сушильных агрегатов для сушки.
4) Создание аппаратов с замкнутым циклом теплоносителем.
Конвективная сушка – это подведение тепла к обрабатываемому материалу посредством теплоносителя, который называют сушильным агентом или средой сушки. В качестве теплоносителя используется воздух, дымовые газы или перегретый пар. В обувном производстве применяется, в основном, нагретый воздух. Различают такие виды конвективной сушки: естественную – это сушка атмосферным воздухом; искусственную – это сушка воздухом с заданными параметрами, то есть с заданными параметрами, интенсифицирующими процесс сушки (температура, скорость движения воздуха). Этот способ применяется для основной сушки заготовок, затянутых на колодках. Контактная сушка – это подведение тепла к влажному материалу посредством соприкосновения (контакта) его с горячей поверхностью. Способ, в основном, совмещается с процессами предварительного формования деталей и узлов.
Формы: 1)химическая связь - Химически связанная влага подразделяется на воду, связанную в виде гидроксильных ионов и воду, заключенную в кристаллогидраты. Удалить эту влагу можно только в результате химического взаимодействия, реже при прокаливании. Эта связь самая прочная; 2)физико-химическая - Эта связь менее прочная. К этой группе относится адсорбционно (Удаление этой влаги при сушке связано с дополнительным расходом энергии на теплоту адсорбции и обязательным превращением воды в пар) и осмотически-связанная влага; 3)механическая - Механически связанная влага самая слабая, удерживается за счет заполнения макро- и микрокапилляров. Растительные ткани имеют в зависимости от размера пор микро- или макрокапиллярное строение. Поэтому эту влагу также называют капиллярно-связанной. Свободная влага находится на поверхности продуктов, в крупных порах и макрокапиллярах, она легко удаляется механическим путем (отжатием, прессованием). Если в воздухе имеются водяные пары, то такой воздух называется влажным воздухом. Пар-ры:плотность, теплоемкость, t, влагосодержание,энтальпия, t точки росы, относит влажность, порциальное давл водяного пара.
47) Вещество в твердом состоянии также дает пар, который с твердым веществом составляет равновесную систему такого же рода, как равновесная система жидкость — пар. Процесс перехода твердого вещества в пар без предварительного перехода в жидкое состояние называется улетучиванием, сублимированием, или возгонкой. Важным этапом в расчете сушильной установки является составление материального и теплового балансов. Из материального баланса определяют количество удаляемой влаги, сухого материала, получаемого в результате сушки, и расход сушильного агента. Тепловой баланс позволяет выявить удельный расход теплоты на 1 кг испаренной влаги, потери теплоты с уходящим сушильным агентом и в окружающую среду, коэффициент полезного действия, а также расход топлива на сушку. Матер баланс: G1=G2+W, W-кол-во удаленной влаги.
48)Варианты конвективной сушки: 1) Сушильный аппарат с подогревом воздуха внутри сушильной камеры; 2) Сушильный аппарат с промежуточным подогревом воздуха; 3) Сушильный аппарат с возвратом отработанного воздуха. Процесс конвективной сушки характеризуется изменением во времени основных параметров влажного твердого материала и влажного воздуха. Закономерности изменения этих параметров во времени называются кинетикой процесса конвективной сушки. Концентрация влаги в твердом материале больше равновесной, влага, испаряясь, перемещается из твердой фазы в газовую. В начальный момент времени влагосодержание материала постоянно во всем объеме, а в дальнейшем, вследствие испарения, влагосодержание материала у поверхности понижается, то есть в теле возникает градиент влагосодержания. Скорость сушки w=dv/dt определяет изменение влагосодержания твердого материала по времени.
Интенсификация сушки во всех типах сушилок может быть достигнута увеличением удельной поверхности высушиваемого материала, начальной температуры теплового агента, скорости прохождения газа и организацией его циркуляции, а также перемешиванием материала. Удельную поверхность материала можно увеличить путем уменьшения размеров частиц при дроблении, помоле, гранулировании и т.д. Перемешивание способствует обновлению поверхности контакта сушильного агента с частицами материала и снятию диффузионных торможений. Для интенсификации сушки повышают температуру воздуха обдувания. Для этой цели используют калориферы, которые засасывают атмосферный воздух и подогревают его до температуры порядка 40 С. Из калорифера подогретый воздух поступает в камеру сушки.
В пищевой промышленности применяют следующие типы сушилок, различающихся по признакам: режиму работы — периодического и непрерывного действия; способу подводки теплоты — кондуктивные, конвективные, радиационные и высокочастотные; давлению в сушильной камере — атмосферные, вакуумные; конструкции— ленточные, распылительные, камерные. Н-ер, паровые ленточные сушилки: они изгот-ся с 4 и 5 лентами. Она предназначена для сушки овощей и фруктов. Для перемешивания высушиваемого продукта над лентами транспортеров установлены ворошители. Воздух поступает через нижнюю открытую часть сушилки и движется снизу вверх благодаря естественной тяге, последовательно проходя через воздухоподогреватели всех четырех лент транспортера. Достоинства сушилки: удобство выгрузки сухого продукта, а также возможность изменять режим сушки в зависимости от условий работы. Недостатки сушилки: естественная циркуляция воздуха и наличие нескольких вытяжных труб.