Сущность процесса сушки. Виды сушки. Формы связи влаги с материалом.

Сушкой называется процесс удаления влаги из веществ (обычно твердых тел) путем ее испарения и отвода образующихся паров. Часто тепловой сушке предшествуют механические способы удаления влаги (отстаивание, фильтрование, центрифугирование и др.).

Во всех случаях при сушке в виде пара удаляется легколетучий компонент (вода, органический растворитель и т. д.). Этот процесс применяется обычно на конечной стадии технологического процесса с целью обеспечения высоких физико-механических характеристик получаемых продуктов (получение пищевых концентратов, специй, сухого молока, макаронных изделий и т.д.).

По физической сущности сушка является процессом совместного тепломассопереноса и сводится к перераспределению и перемещению влаги под воздействием теплоты из глубины высушиваемого материала к его поверхности и последующему ее испарению. В процессе сушки влажное тело стремится к состоянию равновесия с окружающей парогазовой средой, поэтому его температура и влагосодержание является функцией времени.

Под влагосодержанием тела понимают отношение массы влаги, содержащейся в теле, к массе абсолютно сухого тела. А под влажностью понимают отношение массы влаги, содержащейся в теле, к массе влажного тела.

Различают следующие формы связи влаги с материалом:

химически связанную влагу (не удаляется из влажных тел при нагревании до 100…120°С);

физико-химически связанную влагу (удерживается на внутренней поверхности пор материала адсорбционными силами)

физико-механически связанную влагу (находится в крупных капиллярах, на наружной поверхности продукта и удерживается капиллярным давлением

Под интенсивностью сушки понимают ее скорость, которая по мере приближеняя к состоянию равновесия уменьшается. Скорость процесса является функцией ряда факторов, и в первую очередь внутренней структуры материала и ето теплофизичесних свойств, размеров, формы и состояния внешней поверхности.

В начале сушки материал прогревается и скорость удаления влаги возрастает от нуля до некоторой постоянной величины. В период постоянной скорости сушки удаляется влага, механически связанная с материалом (поверхностная и капиллярная). Процесс продолжается до точки K₁.

В период падающей скорости сушки скорость удаления влаги из материала уменьшается. В этот период удаляется влага, более тесно связанная с материалом.

По способу подвода теплоты различают:

конвективную сушку, проводимую путем непосредственного контакта материала и сушильного агента. Подвод теплоты осуществляется газовой фазой (воздух или смесь воздуха с продуктами сгорания топлива), которая в процессе сушки охлаждается с увеличением своего влагосодержания;

контактную (кондуктивную) сушку, которая реализуется путем передачи теплоты от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

радиационную сушку - путемпередачи теплоты инфракрасным излучением;

сублимационную сушку, при которой влага удаляется из материала в замороженном состоянии (обычно в вакууме);

диэлектрическую сушку, при которой материал высушивается в поле токов высокой частоты.

Следует отметить, что при любом способе организации процесса материал находится в контакте с газом (воздухом). В большинстве случаев удалению из материала подлежит вода, поэтому обычно рассматривают систему сухой воздух - пары воды.