Отличительная особенность сушки от других способов обезвоживания

Способы сушки пищевого сырья

• 

• 

Отличие различных способов сушки пищевого сырья состоит в методе удаления влаги из продукта. Самыми распространёнными способами сушки являются:
— естественная сушка;
— конвективная сушка (влага удаляется вместе с сушильным агентом, проходящим через продукт);
— распылительная сушка (мелкие капли продукта сушатся в газовой среде);
— вальцовая сушка (вязкие продукты сушат на металлических поверхностях);
— сушка вспененного продукта;
— вакуумная сушка;
— эксплозионная сушка;
— сушка сыпучих продуктов в кипящем слое;
— аэрофонтанная сушка;
— радиационная сушка (продукт нагревают инфракрасным излучением);
— сушка ТВЧ (сушка продукта осуществляется нагревом в поле токов высокой частоты) и микроволновая сушка.

Рассмотрим данные способы сушки пищевого сырья более подробно.

Естественная сушка пищевого сырья используется при благоприятных климатических условиях. Осуществляется она простым раскладыванием продукта на стеллажах, щитах или сетках. Сушка проходит на открытом воздухе.

Конвективная сушка. Подогретый сушильный агент движется через слой продукта. Скорость его составляет от 1 до 5 м/с.

Распылительная сушка осуществляется быстрым испарением жидких пищевых продуктов при распылении в высокотемпературной среде. Распылением достигается большая площадь поверхности высушиваемого пищевого сырья. Это позволяет интенсивно подводить тепло к продукту сушки. В результате данный процесс занимает очень мало времени – от 1 до 10 с. В данном методе сушки теплопередача осуществляется в основном за счёт конвекции или радиации (инфракрасное излучение). Часто эти два способа используются совместно.

Сушка распылением используется для производства порошковых продуктов питания. Например, осуществляется сушка яичного порошка, соков, крахмала. Для сухих фруктовых и овощных соков важно сохранить их аромат. Для этого сушильные установки работают с более низкими температурами испарения жидкости. Это вызывает необходимость создавать вакуум, что делает подобное оборудование достаточно сложным.

Вальцовая сушка сырья осуществляется нанесением тонкого слоя продукта на цилиндрическую поверхность вальцов, которые специально подогревают. Толщина слоя обычно рассчитывается так, чтобы он высыхал за 40-60 с. Дальше он соскабливается специальными ножами.

Сушка вспененных продуктов осуществляется на перфорированных металлических поддонах с помощью конвекции. Данным способом сушат предварительно вспененное овощное и фруктовое сырьё. Для вспенивания продукта в миксер добавляют специальные присадки. Процесс вспенивания происходит в атмосфере инертных газов.

Вакуумная сушка проходит при пониженном давлении. Благодаря этому температура в сушильной камере может быть заметно снижена.

Эксплозионная (взрывная) сушка основана на эффекте теплового шока. Весь содержащийся в пищевом сырье объём воды вскипает под воздействием резкого снижения давления в сушильной камере. Предварительно происходит нагревание до температуры близкой к температуре кипения воды. Так как давление падает, то вода, оказавшись в данных условиях в перегретом состоянии, моментально вскипает. Такой процесс разрушает внутреннюю структуру материала. Он становится вспененным, т.е. воздушным. Сушить продукт с такой структурой довольно просто. Взрывную сушку осуществляют либо снижением повышенного давления в сушильной камере до атмосферного, либо снижением давления, ниже атмосферного (созданием вакуума). В первом случае начальная температура сырья превышает 100 градусов, а во втором процесс осуществляется при более низких температурах.

Сушка в кипящем слое и аэрофонтанная сушка проходят при продувании сушильного агента через слой сыпучего продукта снизу вверх. Эти два метода схожи, но имеют следующие отличия. Аэрофонтанная сушка осуществляется при более высокой скорости сушильного агента и большем расстоянии между частицами высушиваемого продукта. Для реализации кипящего слоя (его ещё называют псевдоожиженным) необходимо чтобы скорость сушильного агента была от 1 до 5 м/с, а вот при аэрофонтанной сушке его скорость повышают до 12 – 14 м/с.

Инфракрасная сушка и сушка в поле токов высокой частоты имеют отличия только в способе подвода тепла. Сам процесс сушки может быть реализован любым указанным выше способом.

Чтобы исключить вероятность подгорания материала, процесс сушки делят на основной период сушки и досушку.

Сушильные установки классифицируются по различным признакам:
I. По конструктивным признакам (барабанные, коридорные, шахтные, ленточные, камерные, распылительные);
II. По направлению движения сушильного агента (поточные, противоточные, с перекрёстным током);
III. По устройству циркуляции сушильного агента (естественная, искусственная);
IV. По организации сушильного процесса (нормальный, с подогревом в сушильной камере, с промежуточным подогревом, с возвратом отработанного сушильного агента);
V. По уровню давления в зоне сушки (атмосферные, вакуумные, с глубоким вакуумом);
VI. По роду сушильного агента (воздух, топочные газы, перегретый пар);
VII. По агрегатному состоянию высушиваемого продукта (твёрдое, жидкое, пастообразное, пенообразное);
VIII. По способу подвода тепла (конвективные, кондуктивные, радиационные, высокочастотные);
IX. По режиму работы (непрерывные и периодического действия).

Источник

Классификация способов сушки.

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;

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. 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 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.

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.

Кондуктивный способ сушки пищевых продуктов основывается на передаче тепла высушиваемому продукту путем непосредственного контакта с нагреваемой поверхностью сушильного оборудования.

Источник

1.2. Принципы обезвоживания и способы сушки зерна

Сушилка аэродинамическая комбинированного типа (АСКТ)

Содержание:

В технологии зерносушения используют два основных принципа удаления излишней влаги из зерна:

Принцип удаления влаги из зерна в виде жидкости

Первый принцип сушки осуществляют при непосредственном контакте сырого зерна с более гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из зерна путем сорбции. Это так называемая сорбционная сушка (контактный влагообмен).

В качестве сорбируемого вещества могут быть использованы сухое зерно, гранулированный силикагель или другие вещества.

Принцип удаления влаги из зерна в виде пара

Второй принцип сушки связан с затратой тепла на превращение жидкости в пар. Такая сушка называется тепловой.

Энергию, необходимую для испарения влаги, можно сообщать зерну различными методами:

• конвекцией,
• кондукцией,
• терморадиацией,
• в электрическом поле токов высокой частоты
• и др.

Применение того или иного принципа сушки и метода энергоподвода необходимо увязывать со свойствами зерна, в частности, с прочностью связи влаги в зерне.

Сушка с конвективным теплоотводом

Наибольшее применение в технологии зерносушения получила сушка с конвективным теплоотводом. В этом случаи энергию, необходимую для испарения влаги, сообщают зерну нагретым газом — воздухом или смесью воздуха с продуктами сгорания топлива.

Конвективную сушку осуществляют, как правило, продуванием зернового слоя потоком нагретого газа. Широкое распространение конвективного метода сушки зерна обусловлено простотой его осуществления и достаточно высокой экономичностью процесса.

Технология сушки зерна кондуктивным методом

Теплота может быть передана зерну от нагретой поверхности кондукцией (теплопроводностью), в связи с чем этот метод сушки называют кондуктивным. В качестве нагретой поверхности используют трубы, обогреваемые изнутри паром, горячей водой или газом. Выделяющийся из зерна водяной пар поглощается холодным или нагретым воздухом, подаваемым в сушильную камеру.

• Скорость кондуктивной сушки зависит от температуры греющей поверхности и толщины зернового слоя.
• Кондуктивную сушку применяют, главным образом, для прогрева зерна и небольшого снижения влажности при подготовке зерна к переработке.
• Кондуктивный теплоподвод используют в вакуум — сушилках.
• Сушка под вакуумом позволяет повысить интенсивность процесса, проводимого при низких температурах высушиваемого зерна.
• Усиление вакуума приводит к снижению температуры зерна и интенсифицирует подвод тепла от поверхности нагрева к зерну.

Терморадиационная сушка зерна

Терморадиационная конвейерная сушилка

При терморадиационной сушке подвод тепла к зерну осуществляют от генераторов инфракрасного излучения или солнечными лучами. Внимание к использованию солнечной энергии, как источника тепла для сушки зерна, в последнее время усиливается.

Технология терморадиационная сушка (воздушная)

Простейшую солнечно — воздушную сушку рекомендуется проводить в сухую и ясную погоду на специально оборудованных деревянных, кирпичных, асфальтовых или глинобитных площадках.

• Зерно, в зависимости от влажности, рассыпают слоем толщиной 10-15 см. На 1 т. зерна требуется примерно 15 м2 площади.
• В течение дня в благоприятных погодных условиях влажность зерна может быть снижена на 3-4%.
• При периодическом перемешивании и провеивании зерна сушка заметно ускоряется.

При солнечной сушке полностью сохраняются семенные и продовольственные достоинства зерна, ускоряется послеуборочное дозревание, снижается зараженность вредителями. Вместе с тем, солнечная сушка весьма трудоемка, зависит от метеорологических условий, требует специально оборудованных площадок.

Сушка зерна инфракрасным излучением

Сейчас накоплен достаточно большой экспериментальный материал по использованию инфракрасного излучения для сушки зерна.

• Созданы полупроизводственные зерносушильные установки;
• имеются промышленные установки небольшой производительности для удаления поверхностной влаги с промытого зерна, направляемого на переработку.

При инфракрасном излучении плотность теплового потока на поверхности материала в 20-100 раз выше, чем при конвективной сушке. Однако зерно в целом малопроницаемо для инфракрасного излучения. Так, при применении светлых излучателей проницаемость слоя толщиной в одно зерно составляет только 20%, а слоя толщиной в два зерна — всего лишь 5%.

В качестве генераторов излучения следует применять газовые горелки или панели, обогреваемые продуктами сжигания природного газа или жидкого топлива.

Сушка зерна в электрическом поле высокой частоты

Микроволновая сушилка шнекового типа

1 — воздуховод; 2 —внешний воздуховод; 3 — вентилятор; 4 — магнитрон; 5— корпус сушилки; б—шнек; 7—привод шнека

Возможен нагрев и сушка зерна в электрическом поле высокой частоты. Высокочастотный нагрев материалов основан на явлении поляризации. Имеющиеся во влажном материале полярные молекулы (диполи) стремятся расположиться своими осями вдоль поля. Колебания молекул связаны с трением частиц между собой, в результате чего в массе материала выделяется тепло.

Характер метода

Характерной особенностью такого метода сушки является прогрев зерна в массе. Количество выделяемой теплоты зависит от напряженности поля и частоты, а также от диэлектрических свойств зерна. С повышением его влажность диэлектрические потери возрастают, в связи с чем возрастает количество выделяемой теплоты.

В промышленных условиях обычно применяют ламповые генераторы. Общий к.п.д. их невысок, в связи с чем удельный расход энергии при высокочастотной сушке более чем в два раза превышает расход энергии при конвективной сушке.

Метод комбинированной сушки зерна

Перспективны различные методы комбинированной сушки, например, при сочетании конвективно-кондуктивного, радиационно-конвективного теплоотводе при разном состоянии зернового слоя.

Интерес представляет конвективною — контактная сушка зерна, получившая широкое развитие и внедрение в сушилках с рециркуляцией зерна.

На стадии опытной проверки находятся методы сушки зерна в акустическом поле, сушка сублимацией и вакуум — сушка.

Источник