2. Способы сушки

Сушка материалов базируется на двух основных принципах: удаление влаги из материала в виде жидкости и превращение жид­кости в пар.

Первый принцип обезвоживания характерен для механического (фильтрация, прессование, центрифугирование) и сорбционного (смешивание с влагопоглощающими веществами) способов сушки.

Второй принцип обезвоживания (тепловая сушка) заключается в подводе теплоты к материалу для испарения влаги. В зависимос­ти от способа подачи теплоты различают конвективный, кондуктивный (контактный), излучение, электрический (токами высо­кой частоты) и молекулярный (сублимацией) способы тепловой сушки.

Механический способ. Обезвоживание применяют в том случае, когда в веществе есть свободная влага. Ее удаляют прессованием (при выделении соков из плодов и ягод) и центрифугированием (при сушке древесины и зерна, намоченного дождем, после влаж­ного обеззараживания или сортирования по удельному весу в жид­кости).

Сорбционный способ. Влажный материал смешивают с влаго-поглотителем (силикагелем, хлористым кальцием, опилками и т.д.) и выдерживают до выравнивания влажности. Влагопоглотитель выбирают с таким расчетом, чтобы его впоследствии можно было легко отделить от высушиваемого материала. Для сушки влажное зерно смешивают с более сухим. Например, влажные се­мена бобовых культур смешивают с сухим овсом или ячменем.

Такую сушку применяют для семян бобовых, которые начина­ют трескаться уже при нагреве до 27 °С. При такой сушке не тре­буется расхода теплоты на нагрев и сохраняется качество семян. Однако процесс протекает очень медленно (одну-две недели) и при этом необходимы дополнительные складские помещения, вы­деление и сушка влагопоглотителя.

Конвективный способ. Теплота, необходимая для нагрева высу­шиваемого материала (зерно, растения) и испарения из него вла­ги, передается ему конвекцией от движущегося нагретого воздуха или его смеси с топочными газами (агента сушки). Последний не только передает теплоту материалу, но также поглощает и уносит испаренную из него влагу.

Кондуктивный (контактный) способ. Высушиваемый материал соприкасается с нагретой поверхностью, получает от нее теплоту путем кондукции (теплопроводности). Для такой сушки характер­ны большой расход топлива и неравномерный нагрев зернового материала, расположенного на разном уровне от нагретой поверх­ности.

Излучение. Поток теплоты подводится к высушиваемому мате­риалу в виде лучистой энергии (солнечными или инфракрасными лучами). Благоприятные условия для естественной сушки — ясная погода и ветер. Сушку организуют рядом со складскими помеще­ниями на уплотненной грунтовой или с искусственным покрыти­ем площадке. Зерно рассыпают слоем 10...15 см и на его поверхно­сти делают бороздки в направлении ветра.

При сушке инфракрасными лучами, излучаемыми генератора­ми (специальными электролампами, керамическими и металли­ческими панелями, нагреваемыми электротоком или газом), тре буется высокое напряжение теплового потока, возникающего на поверхности облучаемого материала (в 30...70 раз большее, чем при конвективной сушке). У сушилок, работающих по такому принципу, низкий КПД и значительный расход энергии.

Сублимация. Молекулярную сушку проводят в условиях глубо­кого вакуума. Процесс протекает так, что вначале теплота, необ­ходимая для испарения влаги, отнимается от высушиваемого ма­териала. В результате его температура значительно снижается, а оставшаяся влага самозамораживается и выходит на поверхность в виде кристалликов льда. В дальнейшем при подводе теплоты из­вне лед, минуя жидкую фазу, превращается в водяные пары. Мо­лекулярная структура материала полностью сохраняется.

Данную сушку применяют в тех случаях, когда требуется сохра­нить первоначальные свойства продукта (объем, цвет, вкус и за­пах). Резкое снижение гигроскопичности обеспечивает длитель­ное хранение, а почти полное сохранение объема (усадка всего лишь 3...4 %) и высокая пористость высушенного материала обус­ловливают восстановление его первоначальных свойств при оводнении. Таким способом сушат фрукты и овощи. Производитель­ность сушилок низкая. Сложность оборудования и высокая сто­имость сушки сдерживают ее распространение.

Электрический способ. Сушка токами высокой частоты (ТВЧ) основана на том, что молекулы объекта, помещенного в поле ТВЧ между двумя пластинами (обкладками конденсатора), поляризу­ются и приводятся в колебательное движение. Влага, выделившая­ся в результате нагрева, испаряется и удаляется вместе с поглотив­шим ее воздухом. Несмотря на ряд преимуществ (быстрый и рав­номерный нагрев материала и высокая интенсивность сушки), сушка в поле ТВЧ не находит широкого применения вследствие большого расхода электрической энергии (свыше 3 кВт • ч на 1 кг испаренной влаги).

В сельскохозяйственном производстве широко распространены конвективный и контактный способы сушки.