Конвективне сушіння
Конвективна сушка продуктів є одним з найбільш поширених способів сушіння. Розвиток подібного обладнання - досить перспективний напрямок.
У промислових масштабах здійснюється сушка овочів, фруктів, м'яса, риби та інших продуктів. Технологічні особливості даного процесу дозволяють зберегти властивості вихідного продукту. Додатково ставиться задача отримання нових якостей в готовому продукті. Для досягнення цих цілей необхідно відповідне обладнання.Для отримання сушених фруктів, овочів, м'яса, лікарських трав, риби існує кілька основних способів. Як вже було зазначено вище, найбільш поширеним з них є конвективна сушка.Передача тепла продукту при конвективної сушінні здійснюється за допомогою нагрітого сушильного агента. Зазвичай це повітря або перегрітий пар. Також можуть застосовуватися інертні гази, топкові гази чи інші носії тепла. Температура сушильного агента вище температури висушуємо продукту. Теплова енергія передається об'єкту сушіння. При цьому з нього випаровується вода. Її пари несуться сушильним агентом. У конвективної сушінні виділяють:- Конвективну сушіння в шарі. Тут застосовуються тунельні, камерні, петльові, шахтні, стрічкові, турбінні й валкові сушильні установки;- Конвективну сушіння з сопловим обдувом;- Конвективну сушіння в напівзваженого і зваженому стані. Використовуються барабанні сушарки, сушарки з киплячим шаром, пневматичні труби-сушарки, сушарки з вихровим потоком, розпилювальні сушарки.
Конвективний спосіб заснований на вологообміні виробів і сушильним повітрям. Процес сушіння полягає в підводі вологи до поверхні виробу перетворення її в пару і видалення пари з поверхні виробів, сушильним повітрям. За такою схемою відбувається видалення осмотично зв'язаної вологи. Адсорбційно пов'язана волога, перетворюється на пару всередині виробів і в такому вигляді переміщається до поверхні. Попросту кажучи, конвективний спосіб сушіння - це сушіння виробів обдувом сушильним повітрям з наступним видаленням вологи з сушарки.
Основний параметр висушується, тобто макаронних виробів - це його вологість. Відношення маси вологи в матеріалі, до загальної маси, називається відносною вологістю - W%.
W = (mвл / m) х 100
Сушильне повітря, в основному, характеризується: абсолютної, відносної вологості і температури.
Абсолютна вологість - маса пара знаходиться в одному кубічному метрі вологого повітря.
Відносна вологість - відношення абсолютної вологості до максимально можливої маси пару, яка може міститися в 1м ³ повітря при тих же умовах.
При сушінні макаронних виробів конвективним способом, нагріте повітря виконує наступні функції: віддає виробам теплоту необхідну для перетворення води в пару, поглинає з поверхні виробів пар і відводить його від поверхні. Чим вища температура повітря, тим інтенсивніше відбувається випаровування вологи з поверхні виробу; чим нижче його відносна вологість, тим інтенсивніше буде поглинання ним цієї вологи. Крім того, швидкість висушування залежить від швидкості потоку сушильного повітря. Природно, тривалість сушіння залежить і від щільності, і від товщини заготовок макаронних виробів.
В залежності від температури, використовують три основні режими конвективного сушіння:
1) Низькотемпературна - температура не перевищує 60 °С;
2)Високотемпературна-температура на окремих етапах-70-80ºС; 3)Понадвисокотемпературна-температура перевищує 90 °С.
Розглянемо зміни структурно-механічних властивостей виробів при використанні традиційного, низькотемпературного режиму сушіння.
Вироби зберігають свої пластичні властивості при зниженні вологості до 20%. При подальшому зниженні вологості до 16% вони поступово набувають властивості пружно-твердого матеріалу. Починаючи з 16% вологості, вироби стають твердим, пружним, тендітним тілом і зберігають ці властивості до кінця сушіння.
При м'яких режимах сушіння, тобто використанні повітря з низькою сушильної здатністю, перепад по вологості між зовнішніми і внутрішніми шарами невеликий, а значить, волога з внутрішніх шарів встигає переміститися до зовнішніх. Темпи випаровування вологи з поверхні дорівнюють темпу підведення вологи з внутрішніх шарів. Усадка виробів відбувається рівномірно по всім верствам.
При жорстких режимах сушіння, волога не встигає переміщатися до зовнішніх верствам і виникає різниця вологості по шарах. Усадка відбувається нерівномірно, виникають внутрішні напруги зсуву.
У початковий період сушіння, поки вироби пластичні, напруги зсуву розсмоктуються шляхом зміни форми без руйнування структури. Коли вироби набувають властивості пружного матеріалу, якщо напруги зсуву перевищують критичні значення, відбувається руйнування структури - з'являються тріщини, які можуть призвести до руйнування виробів.