Сушка - Drying
Сушка это массообмен процесс, состоящий из удаления воды или другого растворитель[1] к испарение из твердый, полутвердый или же жидкость. 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). Источник высокая температура и агент для удаления паров, образующихся в процессе, часто используются. В биопродуктах, таких как продукты питания, зерно и фармацевтические препараты подобно вакцина, растворителем, который необходимо удалить, почти всегда является вода. Обезвоживание может быть синоним с сушкой или считается крайней формой сушки.
В наиболее распространенном случае поток газа, например воздуха, передает тепло путем конвекции и уносит пар в виде влажность. Другие возможности вакуумная сушка, где тепло поступает от проводимость или же радиация (или же микроволны ), а образующийся пар удаляется пылесос система. Другой косвенный прием - барабанная сушка (используется, например, для производства картофельных хлопьев), где нагретая поверхность используется для выработки энергии, а аспираторы вытягивают пар за пределы помещения. Напротив, механическая экстракция растворителя, например воды, путем фильтрация или же центрифугирование, считается не «сушкой», а «сливом».
Механизм сушки
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 влажность продукта остается постоянной на уровне "равновесная влажность ", где на практике она находится в равновесии с дегидратирующей средой. В период снижения 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 второй закон термодинамики. Если удаление воды является значительным, продукты обычно подвергаются усадке и деформации, за исключением хорошо продуманного 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, а период постоянной скорости сушки считается незначительным.[2]
Способы сушки
Ниже приведены некоторые общие методы сушки:
- Применение горячего воздуха (конвективный или прямая сушка). Нагрев воздуха увеличивает силу сушки для передачи тепла и ускоряет сушку. Это также уменьшает воздух относительная влажность, дополнительно увеличивая движущую силу для сушки. В период падения скорости, когда содержание влаги падает, твердые вещества нагреваются, а 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 сушку, но это ограничивается ухудшением качества продукта или цементированием. Барабанная сушка принадлежит 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.
- Сублимационной сушки или лиофилизация - это метод сушки, при котором растворитель замораживается перед сушкой, а затем сублимированный, т.е. перешли 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 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 паровую сушку продуктов, содержащих воду. Этот процесс осуществим, потому что вода в продукте испаряется и соединяется с сушильной средой, увеличивая ее поток. Он обычно используется в замкнутом контуре и позволяет рекуперировать часть скрытого тепла путем повторного сжатия, что невозможно, например, при традиционной сушке воздухом. Этот процесс может быть использован в пищевых продуктах, если его проводить при пониженном давлении, чтобы снизить температуру кипения.
- Естественная сушка на воздухе происходит, когда материалы сушат ненагретым принудительным воздухом, используя его естественный потенциал сушки. Этот 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 высушиваемого материала. С помощью этой техники зерно все чаще сушат, и общее время (включая периоды выключения и выключения вентилятора) может длиться от одной недели до нескольких месяцев, если зимний отдых можно переносить в холодных регионах.
Применение сушки
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, обеспечивающего микробную стабильность во время хранения. Перед сушкой овощи бланшируют, чтобы избежать быстрого потемнения, а сушка проводится не только для подавления роста микробов, но и для предотвращения потемнения при хранении. Что касается сухофруктов, уменьшение влажности действует в сочетании с содержанием в них 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
Среди непродовольственных товаров есть те, которые требуют значительной сушки: дерево (в составе обработки древесины), бумага, лен, 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
В районе санитария, сушка осадок сточных вод из очистные сооружения, фекальный ил или же кал собраны в сухие туалеты с отводом мочи (UDDT) - распространенный метод достижения возбудитель убить, так как болезнетворные микроорганизмы могут переносить только определенный уровень сухости. Кроме того, сушка требуется как этап процесса, если материалы на основе экскрементов предназначены для сжигания.[3]
Смотрите также
Библиография
- Гринсмит, М. (1998). Практическое обезвоживание. Woodhead Publishing, Ltd.
- Genskow, L.R .; Beimesch, W.E .; Hecht, J.P .; Kemp, I.C .; Langrish, T .; Schwartzbach, C .; Смит, (F) .L. (2007). Справочник инженеров-химиков. Mc Graw Hill Professional. С. Глава 12 (Испарительное охлаждение и сушка твердых частиц).
- А.С., Муджумдар (1998). Справочник по промышленной сушке. Бока Ратон: CRC Press.
Рекомендации
- ^ «сушка - определение сушки в бесплатном онлайн-словаре, тезаурусе и энциклопедии». Фарлекс. Получено 23 апреля 2011.
- ^ Онвуде, Даниэль 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. Дои:10.1111/1541-4337.12196.
- ^ Странде, Л., Ронтелтап, М., Брджанович, Д. (ред.) (2014). Книга по управлению фекальным осадком (FSM) - Системный подход к внедрению и эксплуатации Архивировано 2017-10-14 на Wayback Machine. Издательство IWA, Великобритания (ISBN 9781780404738)
