Процеси і апарати харчових виробництв Електронний підручник
Головна Теоретичні відомості Лабораторні та практичні роботи Тести Додатки Список використаних джерел	6.5 Сушіння
	1. Способи зневоднення харчових продуктів. 2. Схема сушильного процесу. 3. Класифікація вологих матеріалів. Види зв’язку вологи з матеріалом. 4. Параметри вологого повітря. 5. Класифікація і будова сушарок. 6. Структура діаграми «І=d(х)». 1. Способи зневоднення харчових продуктів. Сушінням називається процес вилучення вологи з твердих, вологих, пастоподібних та рідких матеріалів шляхом її випаровування та відводу пари, що утворюється. При цьому волога з матеріалу видаляється шляхом дифузії з внутрішніх шарів до поверхні та випаровуванням її в навколишнє середовище. Вологу з матеріалів можна усунути різноманітними способами: механічним, фізико-хімічним і тепловим. Під час механічного способу вологу видаляють пресуванням, відсмоктуванням насосами, фільтруванням, центрифугуванням. При цьому забезпечується часткове вилучення вологи з матеріалу. Фізико-хімічний спосіб базується на абсорбції вологи хлористим кальцієм, сірчаною кислотою, силікагелем та іншими гігроскопічними речовинами. Спосіб складний, оскільки пов'язаний з приготуванням та регенерацією порівняно дорогих абсорбентів. Застосовується в лабораторній практиці і для осушування газів. Під час теплового способу вологу з матеріалів видаляють випаровуванням, випарюванням і подальшою конденсацією. Спосіб застосовують у випадку необхідності найповнішого вилучення вологи з матеріалу. В основі механічних і фізико-хімічних способів лежить принцип вилучення з продуктів вологи без зміни її агрегатного етапу, тобто у вигляді рідини. Під час теплових способів волога переходить у пароподібний стан і видаляється з продуктів у вигляді водяної пари. Цей спосіб сушіння пов'язаний з витратою теплоти, що йде на зміну агрегатного стану вологи. Сушіння є найбільш енергоємним процесом вилучення вологи з матеріалів. Відомо, наприклад, що на вилучення 1 кг вологи випаровуванням у багатокорпусній випарній установці питома витрата теплоти становить 0,7-0,8 МДж, а для вилучення 1 кг вологи сушінням ці витрати складають 3-6 МДж. Тому в практиці спостерігається прагнення до комбінування різноманітних способів вилучення вологи: наприклад, механічне зневоднювання + сушіння, випаровування + сушіння. При цьому сушіння проводиться наприкінці технологічного процесу оброблення вологих продуктів (до досягнення порівняно низької залишкової вологості). Завдання сушіння не обмежується вилученням вологи. Це водночас і технологічний процес, під час якого змінюються властивості матеріалів (структурно-механічні, фізико-хімічні, технологічні та біологічні). Сушіння продуктів проводиться з метою запобігання або уповільнення фізико-хімічних, біологічних та інших процесів; підвищення термінів зберігання; зменшення площі складських приміщень при зберіганні; зниження транспортних витрат; концентрації поживних речовин; одержання якісно нових продуктів (наприклад, сухого молока). Сушінню піддаються такі харчові продукти, як зерно, молоко, бульйони, соки, м'ясо, яйця, плоди, овочі, хліб та ін. Процес сушіння все ширше застосовують у харчуванні для одержання сухих напівфабрикатів. Розрізняють два види сушіння: природне та штучне. Штучне сушіння здійснюється в спеціальних сушильних установках з підведенням теплової енергії. Розрізняють основні способи штучного сушіння - контактний і конвективний; і спеціальні - радіаційний, діелектричний і сублімаційний. Під час контактного (або кондуктивного) сушіння теплота до продукту передається від теплоносія (повітря, димових газів або водяної пари) або будь-якого іншого джерела через стінку, що їх розділяє. Контактним способом сушать молоко, дріжджі, картопляне пюре, агар, пастоподібні овочеві та фруктові продукти. Конвективне сушіння протікає під час безпосереднього стикання нагрітого сушильного агента з вологим матеріалом. Цим способом сушать хлібні та макаронні вироби, цукор, овочі, плоди, зерно, молоко, желатин, меланж, деякі кондитерські вироби (мармелад, пастилу). Радіаційне сушіння здійснюється шляхом опромінення продукту інфрачервоним промінням. Особливістю сушіння вологого продукту за допомогою теплових інфрачервоних променів є швидке його прогрівання, в той час, як повітря в просторі між ІЧ-випромінювачами і матеріалом майже не нагрівається. Під час діелектричного сушіння продукт нагрівається в полі струмів високої та надвисокої частот. Сублімаційне сушіння - це вилучення вологи з матеріалу шляхом перетворення її на лід, а після цього, проминувши рідку фазу, - на водяну пару. 2. Схема сушильного процесу. Статика сушіння Статика сушіння вивчає взаємодію вологого матеріалу з навколишнім середовищем. Вона встановлює зв'язок між початковими й кінцевими параметрами матеріалу і сушильного агента, що беруть участь у цьому процесі. Цей зв'язок виражають у вигляді рівнянь матеріального і теплового балансів. Із статики сушіння визначають масу випареної вологи, витрати сушильного агента і теплоти. Залежно від умов вологий продукт віддає в навколишнє середовище вологу або поглинає її. Навколишнє середовище - це вологе повітря, яке складається із сухого повітря та водяної пари. Процес сушіння здійснюється внаслідок різниці тисків водяної пари в навколишньому середовищі і в поверхні вологого матеріалу. Для того щоб волога випарювалась з поверхні матеріалу, необхідна така умова: Рм > Рп; Рм – Рп = ∆Р де Рп - парціальний тиск водяної пари в повітрі; Рм - тиск пари води на поверхні матеріалу; ∆Р - рушійна сила. Кількість пари, що надходить з поверхні матеріалу в повітря, визначається за законом випаровування з вільної поверхні W = kв (Рм – Рп) Sτ де kв - коефіцієнт випаровування; S - поверхня випаровування; τ - тривалість сушіння. У процесі сушіння вологість матеріалу зменшується і наближається до певної залишкової вологості матеріалу, яку називають рівноважною вологістю. При цьому парціальний тиск пари на поверхні матеріалу дорівнює парціальному тиску пари в повітрі. Вологу, яку можна видалити в процесі сушіння, визначають різницею між вологістю матеріалу і рівноважною вологістю (яка визначається відносною вологістю повітря) і виражають у відсотках: ωвид = ω – ωр Щоб збільшити ωвид, потрібно зменшити ωр, тобто для сушіння потрібно використати повітря з меншою відносною вологістю. Розглянемо матеріальний і тепловий баланси конвективного сушіння вологого матеріалу. На рис. 1 зображена принципова схема конвективної сушарки безперервної дії, що складається з вентилятора 1, підігрівача 2 і сушильної камери 3. Позначимо: G1 — кількість вихідного вологого матеріалу, кг/с; G2 — кількість матеріалу на виході із сушарки, кг/с; ω1,ω2 - вологість матеріалу до і після сушіння відповідно, %; W - кількість видаленої вологи, кг/с; Хо, Х1, Х2 - вологовміст повітря перед калорифером, до і після сушіння, відповідно, кг/кг сухого повітря; I0,I1,I2 - ентальпія повітря перед калорифером до і після сушіння відповідно, кДж/кг; L - витрата повітря на висушування, кг/с. Рис.1. Схема конвективної сушарки безперервної дії Матеріальний баланс по всьому матеріалу Оскільки в процесі сушіння кількість сухої речовини в матеріалі не змінюється, то баланс по абсолютно сухій речовині становитиме: З рівнянь визначають; 1) кількість матеріалу після сушіння 2) кількість видаленої вологи Матеріальний баланс сушарки за вологою визначає загальну витрату абсолютно сухого повітря на висушування (при Х1 = Х0) Питома витрата повітря, тобто витрата його на 1 кг вологи, що видаляється з матеріалу: Рівняння теплового балансу конвективної сушарки можна представити так: де Q - теплота, що надходить від джерела теплоти в калорифері; Qм - теплота, необхідна на нагрівання вихідного матеріалу; Qв - теплота, необхідна на випаровування вологи з матеріалу, що висушується; Qп - теплота, що витрачається па нагрівання повітря; Qн - теплота, що втрачається в навколишнє середовище. Формули, за якими визначаються складові теплового балансу, наведені при розгляді теплообмінних процесів. Зазвичай розрахунки повітряних сушарок здійснюють графічним методом за допомогою побудови процесу сушіння на I-Х- діаграмі вологого повітря. Кінетика сушіння Кінетика сушіння простежує зміни основних параметрів вологого матеріалу і вологого повітря в часі. її характеризують графіками трьох видів: криві сушіння, криві швидкості сушіння та температурні криві. Протікання процесу сушіння вологого матеріалу в часі зображається кривою сушіння - графіком залежності вологовмісту матеріалу від часу (рис.2). Для кожного конкретного вологого матеріалу крива сушіння будується шляхом зважування зразка, який поміщено в лабораторну сушарку, через визначені проміжки часу або автоматично протягом усього процесу. З наведеного графіка видно, що весь процес сушіння можна розподілити на три періоди: нагрівання матеріалу, постійної швидкості сушіння і падаючої швидкості сушіння. Перший етап називають періодом прогрівання матеріалу, на цій стадії видаляється лише незначна частина вологи. Для тонких матеріалів та тіл невеликих розмірів початкова стадія сушіння дуже мала і тому під час розрахунків не враховується. Після періоду прогрівання вологість матеріалу змінюється за лінійним законом і, отже, швидкість сушіння, що являє собою зміну вологості за одиницю часу, буде постійною. Рис. 2. Крива сушіння У цей період кількість вологи, що підводиться до поверхні матеріалу, з якої відбувається випаровування, відповідає кількості вологи, що випаровується з поверхні. Період постійної швидкості сушіння триває до певного значення, що називається першою критичною вологістю (точка К1 на рис.2). У цей період сушіння видаляється вільна волога, що міститься в мікрокапілярах, та волога змочування, і частково волога внутрішніх шарів. Після критичної точки К1 йде третій період, під час якого швидкість сушіння спадає, асиметрично наближаючись до нульового значення, відповідного рівноважній вологості. У періоді спадаючої швидкості сушіння до поверхні матеріалу підводиться менше вологи, ніж може випаруватися, бо починає видалятися більш міцно зв'язана волога (адсорбційна і осмотична). Поверхня матеріалу покривається скоринкою, що перешкоджає підведенню вологи до поверхні. Для аналізу сушильного процесу слугує також крива швидкості сушіння, побудована способом графічного або аналітичного диференціювання кривої сушіння. Криву швидкості сушіння будують у координатах: по горизонталі - відсотковий вміст вологи в матеріалі, а по вертикалі - величину похідної dω / dτ (рис.3). Рис.3. Криві швидкості сушіння Крива швидкості сушіння свідчить про те, що в періоді прогрівання матеріалу швидкість сушіння дуже зростає (вертикальна пряма). Досягнувши максимального значення, швидкість сушіння залишається деякий час постійного (періоду постійної швидкості відповідає горизонтальна пряма лінія), а після цього після першої критичної точки К1, швидкість поступово знижується до нуля (точка А). Вологість продуктів при цьому досягає рівноважного значення. Крива швидкості в періоді спадаючої швидкості сушіння різноманітних матеріалів має різну форму, що залежить від виду зв'язку вологи з продуктом. 3. Класифікація вологих матеріалів. Види зв’язку вологи з матеріалом. Більшість харчових продуктів є вологими тілами, що містять велику кількість води. Вона входить до складу рослинних і тваринних тканин. Вологий матеріал складається з трьох фаз: твердий скелет (сухі речовини), рідина (вода) і газ (повітря, водяна пара). Більша частина продуктів є пористими тілами, у порах яких знаходиться повітря або водяна пара. Оскільки маса газової фази або повітря порівняно з масою твердого скелету і рідини надто мала, то нею нехтують, вважаючи, що вологі матеріали складаються з абсолютно сухої твердої речовини та вологи. Процес вилучення вологи з продукту супроводжується порушенням зв'язку вологи з матеріалом, на що витрачається енергія. Від характеру цього зв'язку залежать режими сушіння, що забезпечують найбільш ефективне вилучення вологи. На сьогодні прийнято класифікацію форм зв'язку вологи з матеріалом, в основу якої покладено енергетичний принцип, тобто оцінюється кількість енергії, необхідної для вилучення вологи з даного матеріалу. Відповідно з цією класифікацією форми зв'язків поділяють на три великі групи: хімічну, фізико-хімічну та механічну. Хімічно зв'язана волога - це волога, що знаходиться в хімічному сполученні з матеріалом і при сушінні не видаляється. Фізико-хімічний зв'язок включає такі форми: адсорбційну, осмотичну та структурну. Адсорбційно зв'язана волога удержується завдяки адсорбції шарів молекул на внутрішній поверхні мікропор твердого матеріалу. Осмотично зв'язана волога знаходиться всередині пор і каналів твердого тіла; вона відділена напівпроникними мембранами і вміщується в твердих тілах рослинної та колоїдної будови. Структурна волога потрапляє всередину клітин гелю під час утворення його і міститься в клітинах рослинних тканин. Механічна волога міститься в капілярах тіла - капілярна волога і на його поверхні (поверхнева або волога змочування). Механічно зв'язана волога (інколи її називають вільною або зовнішньою) має надто неміцний зв'язок з матеріалом і легко може бути видалена з нього механічним способом (наприклад, пресуванням) або випаровуванням (так само, як вона випаровується з поверхні води). Залежно від переважної форми зв'язку вологи з матеріалом усі тверді харчові продукти прийнято розподіляти на три групи: капілярно-пористі, колоїдні та капілярно-пористі колоїдні. У капілярно-пористих матеріалах волога зв'язана механічно капілярною силою (наприклад, цукор, сіль). Під час сушіння вони робляться крихкими. У процесі сушіння мало стискуються. Під час зволоження добре поглинають будь-яку рідину. До колоїдних відносяться продукти, в яких переважає адсорбційно і осмотично зв'язана волога (наприклад, желатин, мучне тісто). Під час сушіння вони не стають крихкими; від висушування сильно стискуються, зберігаючи еластичність. Під час зволоження колоїдні матеріали вбирають тільки близькі за полярністю рідини. Капілярно-пористі колоїдні матеріали мають різні форми зв'язку вологи (наприклад, зерно, хліб, овочі та інші продукти). Під час сушіння цих матеріалів спостерігається усадка, а під час зволоження - сильне набухання. У результаті сушіння більшість з продуктів цієї групи набувають крихкості (наприклад, хлібні сухарі). Властивості вологих матеріалів характеризуються рядом параметрів, у тому числі температурою, вологістю, теплоємністю, теплопровідністю та ін. 4. Параметри вологого повітря. Загальна маса вологого матеріалу дорівнює G = Gс р + W де Gс р - маса абсолютно сухої речовини; W - маса вологи (води). Виражене у відсотках відношення маси вологи в матеріалі до загальної його маси називають вологістю Відношення маси вологи в матеріалі до маси абсолютно сухої речовини називають вологовмістом u= W / Gср = W/ (G – W) Вологовміст позначається через x і вимірюється в кг/кг або через d і вимірюється у г/кг . 5. Класифікація і будова сушарок. Апарати, застосовувані для сушіння харчових продуктів, називаються сушарками, відрізняються великою різноманітністю конструкцій і можуть бути класифіковані за такими ознаками: за способом підведення теплоти до висушуваного матеріалу конвективні, контактні та спеціальні; за типом теплоносія - повітряні, газові та парові; за величиною тиску в сушильній камері - атмосферні та вакуумні; за способом дії – періодичної та безперервної дії; за наплавленням пуху матеоіалу і сушильного агента (в конвективних сушарках) - прямоточні, протитечійні, перехресного і змішаного потоку; за станом шару матеріалу в апараті - з нерухомим, рухомим, киплячим і фонтануючим шаром; за конструкцією сушильної камери - барабанні, шахтні, камерні, стрічкові, трубчасті, коридорні, вальцеві, розпилювальні та ін. Розглянемо принципові схеми найбільш широко застосовуваних для сушіння харчових продуктів контактних і конвективних апаратів. Контактні (кондуктивні) сушарки застосовуються для сушіння як твердих, так і рідких і пастоподібних продуктів. Для сушіння рідких і пастоподібних продуктів (молока, агару, желатину, картопляного та овочевого пюре) під вакуумом і з атмосферним тиском застосовують вальцьові сушарки безперервної дії: одновальцьові і двовальцьові. Рис. 5. Схема двовальцьової сушарки Двовальцьова сушарка (рис.5) має два порожні вальці (барабани) З і 5, що приводяться в обертання від електродвигуна через редуктор і поволі обертаються назустріч один одному. У проміжок між вальцями через патрубок 4 подається висушуваний матеріал. Всередину порожнистих вальців через порожнисту цапфу подається гріюча пара, конденсат відводиться через спеціальну трубку. На поверхні вальців утворюється тонка суха плівка продукту, яка зчищається з поверхні ножами 2 і б, і падає в бункери 1 і 7. Продуктивність вальцьових сушарок пропорційна довжині та діаметру вальців, а також швидкості їхнього обертання, яка залежить від часу, що вимагається па висушування матеріалу. Рис.6. Вальцева сушарка Конвективні сушарки - апарати, в яких випаровування вологи з висушуваного матеріалу відбувається за рахунок теплоти газоподібного сушильного агента під час контакту матеріалу і теплоносія. До цієї групи сушарок належать камерні, тунельні, стрічкові, барабанні, розпилювальні, пневматичні, сушарки з псевдозрідженим і віброкиплячим шаром. Багатострічкові сушарки безперервної дії (рис.7) застосовуються для сушіння овочів, плодів, сухарів, крохмалю, макарон та інших виробів. Рис. 7. Схема стрічкової сушарки Усередині сушильної камери 2 розміщені один над одним декілька стрічкових транспортерів 3, стрічки яких (тканеві, сітчасті або металеві) рухаються в протилежних напрямках. Матеріал із завантажувального бункера 1 надходить на стрічку верхнього транспортера, переміщується вздовж сушильної камери 2 і після цього пересипається на розташований нижче транспортер. Повітря подається вентилятором 4 через калорифери 5 у сушильну камеру 2, де пронизує шар матеріалу на кожній перфорованій стрічці. Стрічкові сушарки бувають прямоточними, протитечійними і з перехресним потоком, вони також можуть вироблятися з рециркуляцією і проміжним підігріванням повітря. Рівномірність сушіння досягається завдяки багаторазовому перемішуванню продукту під час пересипання зі стрічки одного транспортера на інший. Рис. 8. Схеми стрічкових сушарок Рис. 9. Зовнішній вигляд стрічкових сушарок Сушарки з «киплячим» (псевдозрідженим) шаром в останні 20-30 років отримали широке розповсюдження для сушіння багатьох сипких матеріалів (зерна, цукру-піску, хлібопекарських дріжджів, овочів, плодів, комбікормів тощо), а також паст і розчинів. Застосовуються апарати круглого і прямокутного перерізу, одно - і багатокамерні, безперервної дії, періодичні та напівбезперервні. На рис.10 зображено схему конвективної установки для сушіння в "киплячому" шарі. Вологий матеріал розміщують на пористій перегородці (решітці) 1. Сушильний агент (повітря) відповідних параметрів подається під решітку 1, проникає крізь решітку в верхню частину сушильної камери 4, прогріває шар продукту 2 і перетворює його на псевдозріджений стан. Рис. 10. Схема сушарки з «киплячим» шаром При цьому відбувається рівномірне нетривале сушіння, і готовий продукт отримує високу якість. Повітря разом з водяною парою відводиться з сушарки через патрубок 3. При сушінні рідких та в'язких продуктів у "киплячому" шарі останні розпорошуються, осідають на псевдозрідженому шарі інертного матеріалу (наприклад, гранулах фто-ропласту) і швидко висушуються. Після цього здійснюється відділення висушеного продукту від інерту. Рис. 11. Схема сушарки киплячого шару: 1- нижня камера; 2 – верхня камера; 3 – решітка; 4 – завантажувальний пристрій; 5 – розвантажувальний пристрій Рис.12. «Кипіння» сировини у сушарці з «киплячим» шаром Рис. 13. Зовнішній вигляд сушарки-охолоджувача з киплячим шаром безперервної дії Матеріали з великою початковою вологістю (молоко, соки, яйця, желатин, ферментні препарати та ін.) сушать в розпилювальних сушарках безперервної дії (рис.14). Ці апарати складаються із сушильної камери 7, всередині якої знаходиться спеціальний, розпилювальний пристрій 2, і пилоуловлювального апарата - фільтра 4 для повітря. Рис. 14. Схема розпилювальної сушарки Висушуваний матеріал через патрубок З безперервно надходить у камеру 1 і за допомогою відцентрових пристроїв 2 (або форсунок) розпилюється (диспергується в повітряне середовище). У внутрішній простір камери 1 назустріч продукту подається нагріте до температури 120-150°С профільтроване повітря. Для висушування потрібні частки секунди, температура продукту завдяки високій швидкості сушіння під час процесу залишається близькою до температури мокрого термометра. Повітря, що виходить із сушарки, пропускають через повітряний фільтр 4 (рукавний або патронний), де воно звільняється від частинок порошку, винесених ним із сушильної камери. Висушений матеріал у вигляді порошку збирається на дні сушарки, звідки шнеком 5 виводиться з камери через патрубок 6. Рис.15. Розпилювальна сушарка з жиклером під тиском Рис. 16. Зовнішній вигляд розпилювальної сушарки Перевагою розпилювальних сушарок є можливість використання теплоносіїв з високою температурою навіть для сушіння термолабільних матеріалів (молока, яєць). Рідкі продукти, які піддаються сушінню, доцільно попередньо згущувати на вакуум-випарних установках, що дозволить істотно знизити питому витрату теплоти. Застосовують і двоступінчасту сушильну установку, перший ступінь якої - розпилювальна сушарка, а другий - сушарка із псевдозрідженим шаром. Барабанні сушарки Рис. 17. Схема барабанної сушарки Рис.18. Схеми барабанних сушарок Основним елементом цих сушарок є барабан, що оберта.ться на роликах, спираючись на них бандажами. Насадки призначені для інтенсивного теплового контакту теплоносія із сипучим матеріалом. Рис.19. Схема принципу роботи барабанної сушарки Використовують ці сушарки для сушіння сипучих матеріалів. Рис.20. Зовнішній вигляд барабанної сушарки Рис.21. Схеми шахтних сушарок. 6. Структура діаграми «І=d(х)». Розрахувати повітряну сушарку — це означає визначити питомі та загальні витрати теплоти і повітря на висушування, а також інші параметри, потрібні для розрахунку калорифера, сушильної камери й витяжного пристрою (вентилятора). Побудова процесу сушіння на І=d(х) діаграмі дає можливість встановити характер обміну теплотою і вологою, а також визначити проміжні й кінцеві параметри повітря. Рис.22. І- d діаграма Рис.23. Діаграма «І=d(х)» Теоретична сушарка. Процес, що відбувається в теоретичній сушарці, на діаграмі (рис.1) зображають так. За відомою початковою температурою повітря t0 і його відносною вологістю φ0 знаходять на діаграмі точку А, для якої, у свою чергу, знаходять вологовміст х0 та ентальпію I0. Оскільки повітря в калорифері нагрівають при незмінному вологовмісті, перетин лінії х0 = х1 = const, із заданою ізотермою t1 дає точку В, що характеризує стан повітря на вході в сушарку. Для цієї точки знаходять ентальпію I1. Рис.24. Діаграма процесу сушіння в теоретичній сушарці Ми вже довели раніше, що в теоретичній сушарці теплообмін відбувається при постійній ентальпії повітря. Спускаючись з точки В по лінії постійної ентальпії I1 = I2 = const до перетину із заданою ізотермою t2 або з лінією φ2, знаходять точку С кінцевого стану повітря. Для цієї точки на діаграмі знаходять значення вологовмісту х2. Знаючи параметри повітря на вході й виході, легко обчислити: · питому витрату сухого повітря на випаровування 1 кг вологи; · питому витрату теплоти в калорифері — за рівнянням . Оскільки в теоретичній сушарці процес відбувається при I1 = I2, то : qк = l (I2 – I0) Витрата теплоти буде тим меншою, чим нижча температура відпрацьованого повітря t2 і вища температура свіжого повітря, що надходить у калорифер, а також чим менша питома витрата сухого повітря. Реальна сушарка. На діаграмі 1-х (рис.2 ) побудуємо процес теоретичної сушарки з тими самими параметрами стану повітря, що і для реальної. Цей процес зобразиться лінією AВС, в якій відрізок ВС пройде паралельно осі абсцис по лінії I = const. Рис. 25. Діаграма процесу сушіння в реальній сушарці У реальній сушарці стан повітря змінюватиметься не по лінії ВС, а по іншій лінії, що лежить вище, оскільки при цьому ентальпія відпрацьованого повітря більша від ентальпії повітря перед сушаркою (І2 > I1). Побудова у цьому разі зводиться до встановлення напрямку змінення стану повітря в сушильній камері. Нехай лінія І2~ сопst: характеризує стан відпрацьованого повітря. Перетин цієї лінії із заданою ізотермою t2 або з лінією відносної вологості φ2 дасть точку С1 - кінцевий стан повітря, а продовження цієї лінії вгору до перетину з лінією х0 = х1 дасть точку F. Сполучивши прямою лінією точки В і С1, дістанемо шуканий напрямок змінення стану повітря в сушарці. Для цього виконаємо таку побудову. З точки С1 проведемо вниз пряму (х2 = сопst.) до перетину з лінією I1 = const., внаслідок чого дістанемо точку D, з якої проведемо горизонтальну лінію до перетину з лінією AВ і знайдемо точку К. На лінії теоретичного процесу ВС візьмемо будь-яку точку e, від неї проведемо горизонтальну і вертикальну лінії до перетину з ВС1 і АВ й дістанемо відповідно точки f i E. В результаті побудови дістанемо дві пари подібних трикутників: ∆ВС1D = ∆ВEe і ∆ВDК = ∆ Bef. З подібності трикутників випливає, що звідки або, замінюючи відрізки їхніми виразами, дістанемо де I, х — поточні координати точки Е. Цю залежність можна переписати інакше: На підставі рівняння l (I2 – I1) = ∆, , отже, і праве відношення одержаного рівняння дорівнює ∆, тобто У відрізках останнє рівняння можна записати так: і остаточно (1) де М1, Мх — масштаби для I і х на діаграмі; m — відношення цих масштабів. Користуючись рівнянням (1), можна легко встановити напрямок реального процесу сушіння при ∆ > 0. Для цього від довільно взятої точки e на лінії ВС, що зображає теоретичний процес сушіння, вимірюють відстань еf до лінії х0 = x1. Відклавши на вертикалі, що проходить через точку e, відстань еЕ = еf∆ /m, знаходять точку Е. З точки В через точку Е проводять пряму до перетину із заданою ізотермою t2 або з лінією відносної вологості φ2 і дістають точку С1 що характеризує кінцевий стан повітря в сушарці. Провівши з точки С1 лінії I = соnst і х = соnst;, знаходять значення ентальпії I2 і вологовмісту х2 на виході з сушарки. При Д < 0 у реальній сушарці, як зазначалося раніше, теплові втрати перевищують теплоту, що надходить у сушильну камеру. У цьому випадку ентальпія відпрацьованого повітря І2 буде меншою від ентальпії /, повітря, що вводиться в сушарку. Тому напрямок лінії, що характеризує зміну стану повітря в сушильній камері, можна визначити, як і в попередньому випадку, з тією лише відмінністю, що відрізок Ее відкладається не вгору, а вниз. Для реальної сушарки питомі витрати повітря, кг сух. пов./кг вол., і теплоти, кДж/кг вол., обчислюють за відомими формулами: ℓ = qк = ℓ ( I2- I0) - ∆ = ℓ (I1 – I0) Контрольні запитання 1. Що таке сушіння? 2. Назвіть способи зневоднення харчових продуктів. 3. Схема сушильного процесу. 4. Класифікація вологих матеріалів. Види зв’язку вологи з матеріалом. 5. Параметри вологого повітря. 6. Поясніть поняття : відносна вологість , вологовміст і ентальпія вологого повітря. 7. Класифікація і будова сушарок. 8. Від чого залежать конструкції сушильних апаратів? 9. Які є найпоширеніші способи сушіння в харчовій промисловості? 10. Як класифікують сушарки? 11. Для чого призначені барабанні сушарки? 12. Який теплоносій використовується в барабанних сушарках? 13. Перерахуйте основні елементи барабанної сушарки. 14. Які переваги сушіння харчових продуктів у киплячому шарі? 15. Яка фізична суть сушіння у киплячому шарі? 16. Перерахуйте основні вузли сушильно-охолоджувальної установки з киплячим шаром і перемішуючим пристроєм. 17. Поясніть принципи побудови діаграми І- d стану вологого повітря.
	Попередня тема	На початок	Наступна тема