Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Сушка - это процесс массообмена, состоящий из удаления воды или другого растворителя [1] путем испарения из твердого , полутвердого или жидкого состояния . Этот процесс часто используется как заключительный этап производства перед продажей или упаковкой продукции. Чтобы считаться «сушеным», конечный продукт должен быть твердым, в форме непрерывного листа (например, бумаги), длинных кусков (например, дерева), частиц (например, зерна злаков или кукурузных хлопьев) или порошка (например, песок, соль, стиральный порошок, сухое молоко). Часто используются источник тепла и средство для удаления пара, образующегося в процессе. В биопродуктах, таких как продукты питания, зерно и фармацевтические препараты.как и вакцины , удаляемым растворителем почти всегда является вода. Высыхание может быть синонимом высыхания или рассматриваться как крайняя форма высыхания.

В наиболее распространенном случае поток газа, например воздуха, передает тепло путем конвекции и уносит пар в виде влаги . Другие возможности - это вакуумная сушка , при которой тепло подается за счет теплопроводности или излучения (или микроволн ), а образующийся пар удаляется с помощью вакуумной системы. Другой непрямой метод - сушка в барабане (используется, например, для производства картофельных хлопьев), при которой нагретая поверхность используется для выработки энергии, а аспираторы вытягивают пар за пределы помещения. Напротив, механическая экстракция растворителя, например воды, фильтрацией или центрифугированием, считается не «высыханием», а скорее «истощением».

Механизм сушки [ править ]

В некоторых продуктах, имеющих относительно высокое начальное содержание влаги, начальное линейное уменьшение среднего содержания влаги в продукте как функция времени может наблюдаться в течение ограниченного времени, часто известного как «период постоянной скорости сушки». Обычно в этот период удаляется поверхностная влага за пределами отдельных частиц. Скорость сушки в этот период в основном зависит от скорости передачи тепла высушиваемому материалу. Следовательно, максимально достижимая скорость сушки считается ограниченной теплопередачей. Если сушка продолжается, наклон кривой скорости сушки становится менее крутым (период спада скорости) и в конечном итоге имеет тенденцию становиться почти горизонтальным в течение очень долгого времени. В этом случае содержание влаги в продукте остается постоянным на уровне « равновесного содержания влаги.", где на практике она находится в равновесии с дегидратирующей средой. В период падения скорости миграция воды из внутренней части продукта на поверхность в основном происходит за счет молекулярной диффузии, то есть поток воды пропорционален влажности градиент содержания. Это означает, что вода перемещается из зон с более высоким содержанием влаги в зоны с более низкими значениями, что объясняется вторым законом термодинамики.. Если удаление воды является значительным, продукты обычно подвергаются усадке и деформации, за исключением хорошо спроектированного процесса сублимационной сушки. Скорость сушки в период снижения скорости регулируется скоростью удаления влаги или растворителя из внутренней части сушимого твердого вещества и называется «ограниченным массопереносом». Это широко наблюдается в гигроскопичных продуктах, таких как фрукты и овощи, где сушка происходит в период падения скорости сушки, при этом период постоянной скорости сушки считается незначительным. [2]

Способы сушки [ править ]

На типичной фазовой диаграмме граница между газом и жидкостью проходит от тройной точки до критической точки . Зеленая стрелка - регулярная сушка, красная стрелка - сверхкритическая сушка, синяя - сублимационная сушка .

Ниже приведены некоторые общие методы сушки:

  • Применение горячего воздуха ( конвективная или прямая сушка). Нагрев воздуха увеличивает силу сушки для передачи тепла и ускоряет сушку. Также снижает относительную влажность воздуха., дополнительно увеличивая движущую силу для сушки. В период падения скорости, когда содержание влаги падает, твердые вещества нагреваются, и более высокие температуры ускоряют диффузию воды из внутренней части твердого тела к поверхности. Однако соображения качества продукта ограничивают допустимое повышение температуры воздуха. Чрезмерно горячий воздух может почти полностью обезвожить твердую поверхность, так что ее поры сжимаются и почти закрываются, что приводит к образованию корки или «твердению», что обычно нежелательно. Например, при сушке древесины (древесины) воздух нагревается (что ускоряет сушку), хотя к нему также добавляется немного пара (что в определенной степени снижает скорость сушки), чтобы избежать чрезмерного обезвоживания поверхности и деформации продукта из-за высокой влажности. градиенты по толщине древесины. Распылительная сушка принадлежит к этой категории.
  • Непрямая или контактная сушка (нагревание через горячую стену), барабанная сушка, вакуумная сушка. Опять же, более высокие температуры стенок ускоряют высыхание, но это ограничивается деградацией продукта или цементированием. Барабанная сушка относится к этой категории.
  • Диэлектрическая сушка (радиочастота или микроволны поглощаются материалом) в настоящее время является предметом интенсивных исследований. Его можно использовать для воздушной или вакуумной сушки. Исследователи обнаружили, что финишная сушка с помощью микроволн ускоряет очень низкую скорость сушки в конце классических методов сушки.
  • Сублимационная сушка или лиофилизация - это метод сушки, при котором растворитель замораживается перед сушкой, а затем сублимируется , то есть передается в газовую фазу непосредственно из твердой фазы ниже точки плавления растворителя. Его все чаще применяют для сухих пищевых продуктов, помимо уже классических фармацевтических или медицинских применений. Он сохраняет биологические свойства белков, а также сохраняет витамины и биологически активные соединения. Давление можно снизить с помощью высоковакуумного насоса (хотя возможна сублимационная сушка при атмосферном давлении и в сухом воздухе). При использовании вакуумного насоса пар, образующийся при сублимации, удаляется из системы путем преобразования его в лед в конденсаторе, работающем при очень низких температурах, вне камеры сублимационной сушки.
  • Сверхкритическая сушка ( сушка перегретым паром) включает сушку паром продуктов, содержащих воду. Этот процесс осуществим, потому что вода в продукте испаряется и соединяется с сушильной средой, увеличивая ее поток. Обычно он используется в замкнутом контуре и позволяет рекуперировать часть скрытого тепла путем повторного сжатия, что невозможно, например, при традиционной сушке на воздухе. Этот процесс может быть использован в пищевых продуктах, если его проводить при пониженном давлении, чтобы снизить температуру кипения.
  • Естественная воздушная сушка происходит, когда материалы сушатся ненагретым принудительным воздухом, используя его естественный потенциал сушки. Процесс медленный и зависит от погодных условий, поэтому необходимо разработать разумную стратегию «вентилятор выключен, вентилятор включен» с учетом следующих условий: температуры воздуха, относительной влажности и содержания влаги, а также температуры сушимого материала. Зерно все чаще сушат с помощью этой техники, и общее время (включая периоды выключения и включения вентилятора) может длиться от одной недели до нескольких месяцев, если зимний отдых можно переносить в холодных регионах.

Применение сушки [ править ]

Сушка рыбы на Лофотенских островах при производстве вяленой рыбы

Еда [ править ]

Основная статья: Сушка (еда)

Пищевые продукты сушат, чтобы предотвратить развитие микробов и ухудшение качества. Однако степень сушки зависит от конечного использования продукта. Зерновые и масличные культуры после сбора урожая сушат до содержания влаги, которое обеспечивает микробную стабильность во время хранения. Перед сушкой овощи бланшируют, чтобы избежать быстрого потемнения, а сушка проводится не только для подавления роста микробов, но и во избежание потемнения во время хранения. Что касается сухофруктов, уменьшение влажности действует в сочетании с содержанием кислоты и сахара, чтобы обеспечить защиту от роста микробов. Такие продукты, как сухое молоко, необходимо сушить до очень низкого содержания влаги, чтобы обеспечить сыпучесть и избежать слеживания. Эта влажность ниже, чем требуется для подавления развития микробов.Другие продукты, такие как крекеры, сушат выше порога роста микробов, чтобы придать им хрустящую текстуру, которая нравится потребителям.

Непродовольственные товары [ править ]

Среди непродовольственных товаров некоторые из тех, которые требуют значительной сушки, - это древесина (при обработке древесины), бумага, лен и стиральный порошок. Первые два из-за своего органического происхождения могут образовывать плесень при недостаточной сушке. Еще одно преимущество сушки - уменьшение объема и веса.

Шлам и фекалии от санитарных процессов [ править ]

В сфере санитарии сушка осадка сточных вод с очистных сооружений , фекального ила или фекалий, собранных в сухих туалетах с отводом мочи (UDDT), является распространенным методом уничтожения патогенов , поскольку патогены могут переносить только определенный уровень сухости. Кроме того, сушка необходима в качестве технологической операции, если материалы на основе экскрементов предназначены для сжигания. [3]

См. Также [ править ]

  • Реакция обезвоживания

Библиография [ править ]

  1. Гринсмит, М. (1998). Практическое обезвоживание . Woodhead Publishing, Ltd.
  2. Genskow, LR; Beimesch, WE; Hecht, JP; Кемп, IC; Langrish, T .; Schwartzbach, C .; Смит, (F) .L. (2007). Справочник инженеров-химиков . Mc Graw Hill Professional. С. Глава 12 (Испарительное охлаждение и сушка твердых частиц).
  3. А.С., Муджумдар (1998). Справочник по промышленной сушке . Бока Ратон: CRC Press.

Ссылки [ править ]

  1. ^ «сушка - определение сушки в бесплатном онлайн-словаре, тезаурусе и энциклопедии» . Фарлекс . Проверено 23 апреля 2011 года .
  2. ^ Onwude, Daniel I .; Хашим, Норхашила; Janius, Rimfiel B .; Нави, Назми Мат; Абдан, Халина (04.02.2016). «Моделирование тонкослойной сушки фруктов и овощей: обзор» (PDF) . Комплексные обзоры в области пищевой науки и безопасности пищевых продуктов . 15 (3): 599–618. DOI : 10.1111 / 1541-4337.12196 .
  3. ^ Strande, Л., Ronteltap, М., Brdjanovic, Д. (ред.) (2014). Книга по обращению с фекальным осадком (FSM) - Системный подход к внедрению и эксплуатации. Архивировано 14 октября 2017 г. на Wayback Machine . Издательство IWA, Великобритания ( ISBN 9781780404738 ) 

Внешние ссылки [ править ]

  • Машины для сушки твердых материалов
  • https://www.industrialoven.com