Сущность процесса и его назначение

Сушка представляет собой тепломассообменный процесс, предназначенный для обезвоживания различных материалов и продуктов.

Многие виды сырья пищевых производств содержат значительное количество влаги. Однако готовые продукты должны содержать минимальное количество влаги, что позволяет удешевить их транспортировку, увеличить (повысить) степень сохранности и придать им необходимые свойства.

Высушиванию подвергаются как твердые, так и жидкие материалы, содержащие воду. В свеклосахарном производстве сушке подвергаются сахар-песок, сахар-рафинад, а также отходы производства - жом. В спиртовом производстве высушиваются отходы производства: барда, пищевые и кормовые дрожжи. Большую роль играет сушка в пивоваренном производстве: сушат солод, отходы производства. В крахмалопаточном производстве высушивают крахмал. Сушка используется при получении сухого молока, сухарей, фруктов, овощей, макаронных изделий, пастилы.

Поспособуподвода тепла к высушиваемому материалу различают следующие виды сушки:

- конвективная сушка - путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого обычно используют нагретый воздух или топочные газы (как правило, в смеси с воздухом);

- контактная сушка - путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

- радиационная сушка - путем передачи тепла инфракрасными лучами;

- диэлектрическая сушка - путем нагревания в поле токов высокой частоты;

- сублимационная сушка - сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме.

Высушиваемый материал при любом методе сушки находится в контакте с влажным газом. При конвективной сушке влажному газу (который является сушильным агентом) принадлежит основная роль в процессе. Поэтому изучение свойств влажного газа необходимо при рассмотрении и расчетах процесса сушки. Метод сушки и тип сушилки для конкретного материала выбирают на основании анализа материала как объекта сушки.

Статика сушки

Если материал находится в контакте с влажным воздухом, то возможны два процесса:

а) сушка - (десорбция влаги из материала) при парциальном давлении пара над поверхностью материала , превышающим его парциальное давление в воздухе или газе , т.е. ;

б) увлажнение - (сорбция влаги материалом) при .

В процессе сушки величина уменьшается и приближается к пределу . При этом наступает состояние динамического равновесия, которому соответствует предельная влажность материала, называемая равновесной влажностью. Равновесная влажность зависит от парциального давления водяного пара над материалом или пропорциональной ему величины относительной влажности воздуха , и определяется опытным путем. Поэтому с помощью такого сушильного агента, как воздух (с определенной относительной влажностью), из материала невозможно удалить всю влагу

Различают свободную и связанную влагу в материале. Под свободной влагой понимают влагу, скорость испарения которой из материала равна скорости испарения воды со свободной поверхности ( ), где Pн – давление насыщенного водяного пара. Скорость испарения связанной влаги из материала всегда меньше скорости испарения воды со свободной поверхности. При этом .

Для характеристики содержания влаги в материале используются понятия: w – влажность материала, как содержание влаги выраженное в процентах от массы влажного материала:

, (3-32)

где - масса воды, кг; - общая масса материала, кг.

В ряде случаев более удобно относить влагу к абсолютно сухому веществу. В этом случае влагосодержание , представляет собой содержание влаги в килограммах на 1 кг материала:

. (3-33)