Введение
Сушка – это процесс удаления из материалов влаги путем ее испарения и отвода образовавшихся паров. Аппараты, в которых осуществляют сушку, называют сушилками. По способу сообщения тепла различают конвективные, контактные, терморадиационные, сублимационные и высокочастотные сушилки.
Процессы сушки широко применяются в промышленности и сельском хозяйстве. Объектами сушки могут быть разнообразные материалы на различных стадиях их переработки (сырьё, полуфабрикаты, готовые изделия).
Сушкой называется процесс удаления из материала любой жидкости, в результате чего в нём увеличивается относительное содержание сухой части. На практике при сушке влажных материалов, в том числе пищевых продуктов, удаляют главным образом воду, поэтому под сушкой понимают процесс обезвоживания материалов. Таким образом, хотя понятие сушка является более общим, однако практически термин “сушка” и “обезвоживание” являются идентичными.
Материалы сушатся с различной целью: для уменьшения массы (это удешевляет их транспортировку), увеличения прочности (керамические изделия, древесина), повышения теплоты сгорания (топливо), повышения стойкости при хранении и для консервирования (зерно, пищевые продукты, биопрепараты).
Большинство пищевых продуктов являются влажными телами, содержащими значительное количество воды. Вода входит в состав растительных и животных тканей и являются необходимой составной частью пищи человека. Однако избыток воды снижает питательную ценность пищевых продуктов, значительно удорожает их транспортировку и может вызвать порчу продуктов вследствие жизнедеятельности различных микроорганизмов в водной среде. Поэтому большинство пищевых продуктов подвергают сушке, в процессе которой их влажность значительно снижается.
Сушка – это сложный технологический (физико-химический) процесс, который должен обеспечить не только сохранение качественных показателей материала, но в ряде случаев и улучшение этих показателей.
Процесс тепловой сушки пищевых продуктов заключается в переводе влаги, находящейся в них, в парообразное состояние и удаление образующегося пара во внешнюю, окружающую продукты, среду.
Существуют различные методы сушки материалов. Можно выделить 2 основных принципа:
1) удаление влаги из материала без изменения её агрегатного состояния – в виде жидкости,
2) удаление влаги из материала с изменением её агрегатного состояния, т.е. при фазовом преобразовании жидкости в пар.
Повышение производительности сушильных установок может быть достигнуто как экстенсивным методом, т.е. путём увеличения габаритов сушильной камеры, сокращением простоев и т.п., так и более эффективными интенсивными методами, путём повышения скорости сушки и соответствующего сокращения продолжительности процесса. Повышение концентрации сухого вещества, в очень сложных системах путём выпаривания при многократном использовании тепла в многокорпусной выпарной установке является так же более экономичным, чем процесс сушки испарением.
Классификация способов сушки.
· По способу воздействия сушильного агента
Естественная сушка — сушка на открытом воздухе при естественном освещении, без влияния человека на факторы интенсифицирующие процесс (температуры продукта и сушильного агента (воздуха), давление, скорость движения сушильного агента, влажность и т. д.). Используется для сушки плодов, ягод, грибов в регионах с подходящими климатическими условиями.
Искусственная сушка — производиться в специальных аппаратах (сушильных установках), с принудительным изменением факторов, влияющих на интенсивность процесса (температура, давление влажность, геометрические размеры объекта сушки и т. д.).
· По давлению в рабочей камере
Атмосферная — сушильным агентом является, как правило, атмосферный воздух с отклонением давления в сушильной камере не выше 49 МПа.
Вакуумная — сушка производится в вакууме.
Под избыточным давлением.
· По способу подвода тепла к влажному материалу сушилки классифицируются на:
Конвективные — тепловая энергия передается конвекцией;
Кондуктивные (контактные) — тепловая энергия передается с помощью теплопроводности;
Волновые:
Терморадиационные — тепловая энергия передается с помощью термоизлучения;
Высокочастотные — тепловая энергия преобразуется из электрической внутри высушиваемого материала;
Комбинированные — передача тепла осуществляется с помощью комбинаций вышеупомянутых способов.
· В зависимости от направления движения высушиваемого материала и сушильного агента
Прямоточные — направление движения высушиваемого материала и сушильного агента совпадает;
Противоточные — направление движения высушиваемого материала и сушильного агента противоположное;
Перекрёстные — направление движения высушиваемого материала и перпендикулярно направлению сушильного агента
Виды сушки
· Инфракрасная сушка
Инфракрасная сушка. Наиболее актуальной и перспективной в данный
момент является сушка продуктов питания с применением инфракрасного излучения. Инфракрасное излучение твердых тел обусловлено возбуждением молекул и атомов тела вследствие их теплового движения. При поглощении инфракрасного излучения облучаемым телом в нем увеличивается тепловое движение атомов и молекул, что вызывает его нагревание. Перенос энергии происходит от тела с большим потенциалом переноса тепла к телу с меньшим потенциалом. Для пищевых продуктов глубина проникновения инфракрасных лучей достигает 6 - 12 мм. На эту глубину проникает небольшая часть энергии излучения, но температура слоя, лежащего на расстоянии 6-7 мм от поверхности материала, растет значительно интенсивнее, чем при нагреве конвективным способом. Коротковолновые инфракрасные лучи оказывают более сильное воздействие на пищевые продукты как за счет большой глубины проникновения, так и более эффективного воздействия на молекулярную структуру продуктов.
Инфракрасная сушка продуктов питания, как технологический процесс, основана на том, что инфракрасное излучение определенной длинны волны активно поглощается водой, содержащейся в продукте, но не поглощается тканью высушиваемого продукта, поэтому удаление влаги возможно при невысокой температуре (40-60 градусов Цельсия), что дает практически полностью сохранить витамины, биологически активные вещества, естественный цвет, вкус и аромат подвергающихся сушке продуктов. Оборудование для сушки овощей и фруктов, мяса и рыбы, зерна, круп и других пищевых и непищевых материалов основанное на использовании инфракрасного излучения является наиболее перспективным в настоящее время.
Сушка продуктов по данной технологии позволяет сохранить содержание витаминов и других биологически активных веществ в сухом продукте на уровне 80-90% от исходного сырья.
· Сублимационная сушка.
Сублимационная сушка продуктов (сублимационная вакуумная сушка, также известная как лиофилизация или возгонка) - это удаление влаги из свежезамороженных продуктов в условиях вакуума.
В настоящее время этот метод сушки продуктов является наиболее совершенным, но в то же время и наиболее дорогостоящим. Этот способ был открыт в начале прошлого века, однако использовался только для производства довольно ограниченного количества и ассортимента сухопродуктов для нужд армии и космонавтики.
· Акустическая сушка
Акустический метод сушки продуктов основан на воздействии на обезвоживаемый продукт интенсивных ультразвуковых волн. Данный процесс сушки носит циклический характер, волна выбивает влагу, находящуюся на поверхности продукта, затем оставшаяся влага равномерно распределяется по капиллярам и процесс повторяется снова. Это происходит до тех пор, пока продукт не достигнет заданной влажности.
Акустический способ позволяет сушить широкий набор материалов: продукты сельского хозяйства (зерно, овощи, фрукты и другие), древесина, хлопок, лекарственные препараты и травы, бумага, продукция химической и других отраслей промышленности.
· Кондуктивная сушка
Кондуктивный способ сушки пищевых продуктов основывается на передаче тепла высушиваемому продукту путем непосредственного контакта с нагреваемой поверхностью сушильного оборудования.
Для сушки продуктов питания этот способ используется не часто. Высокого качества конечного сухопродукта достичь не удается вследствие неравномерности влажности конечного продукта; продукт, контактирующий с нагретой поверхностью в период сушки, пересушивается, что приводит к необратимости процессов восстановления, а из-за высокой температуры (320-340 градусов Цельсия) в камере сушильного оборудования, конечный сухопродукт теряет 30-40% витаминов и биологически активных веществ и становится ломким. Большее применение этот способ сушки находит при сушке пиломатериалов, а также сырья и продукции в текстильной промышленности.[ https://privetstudent.com/laboratornye-raboty/laboratornye-pishhevoe-proizvodstvo/3296-izuchenie-processa-sushki-pischevyh-produktov.html]