Значение процесса сушки. В сельскохозяйственном производстве широкое развитие получила сушка зерна, овощей, плодов, картофеля, зеленых кормов для животных и птицы, стеблей и волокон лубяных культур.
Особенно большое значение в послеуборочной обработке имеет сушка зерна — основного продукта сельского хозяйства.
Зерно, поступающее на хлебоприемные пункты, имеет повышенную влажность, иногда достигающую 25...30%, и поэтому непригодно для длительного хранения. Это относится прежде всего к районам нашей страны, в которых период уборки часто совпадает с обильным выпадением осадков.
Биохимические процессы, интенсивно протекающие во влажном зерне, а также быстро размножающиеся микроорганизмы и хлебные вредители приводят к его самосогреванию и порче.
Для сохранения собранного урожая влажное зерно сушат до кондиционной влажности (14...16%). По многолетним статистическим данным, из расчета снижения влажности на 6% (с 20 до 14%) в Советском Союзе ежегодно подлежит сушке огромное количество зерна — около 45% валового сбора.
Сушка является не только теплотехническим, но и технологическим процессом, влияющим на свойства материала. Она ускоряет процесс дозревания свежеубранного зерна, сохраняет или даже увеличивает всхожесть и энергию прорастания семенного зерна. Кроме того, если зерно подсушено, производительность и качество продукции предприятий мукомольно-крупяной промышленности повышаются при уменьшении расхода электроэнергии и снижении износа основного оборудования.
Картофель, плоды и овощи на 75...96% состоят из воды. Сушка удаляет из них значительное количество влаги, так что влажность сушеного картофеля не превышает 12%, овощей — 14, плодов разных видов 16...25%. Сушеные продукты этой группы имеют большое значение для снабжения армии, различных экспедиций, а также населения Крайнего Севера нашей страны.
После сушки масса зерна, овощей, плодов и других продуктов существенно уменьшается. Так, например, овощи теряют 70...75% своей массы, фрукты — 50, зерно — 10...15%. Это намного повышает экономичность их транспортных перевозок Значит, наиболее рациональна сушка сельскохозяйственных продуктов непосредственно на местах их производства — в колхозах и совхозах.
Прочная кормовая база — основа развития животноводства. Одним из эффективных способов заготовки кормов с высоким содержанием питательных веществ, витаминов и микроэлементов является искусственная сушка трав — досушивание сена активным вентилированием подогретым воздухом и производство витаминной травяной муки.
Сушка играет большую роль и для получения лубяных волокон — ценного сырья текстильной промышленности. На основе льняного волокна изготовляют бытовые и технические ткани, на основе конопляного — канаты, веревки, шпагат и другие изделия; из волокон джута и кенафа вырабатывают мешковину и другие грубые ткани.
Основы теории сушки. Всякий влажный материал состоит из абсолютно сухого вещества и влаги. Влажность материала может быть выражена через w в процентах ко всей массе материала или через wc в процентах по отношению к массе абсолютно сухого вещества.
Таким образом,

Из приведенных выражений легко получить формулы пересчета одной влажности на другую:

Кроме того, в теории сушки состояние материала (характеризуется его влагосодержанием u, которое так же, как и влажность, означает отношение массы влаги к массе абсолютно сухого вещества и показывает удельное влагосодержанле материала (кг/кг):

Скорость сушки в значительной степени зависит от формы связи влаги с материалом, которая, по классификации академика П.А. Ребиндера, может быть химической, физико-химической и механической.
Химически связанная влага прочно соединена с материалом в точных количественных соотношениях в результате химической реакции. Удалить ее можно (только при химическом воздействии или путем прокаливания материала. Поэтому в процессе сушки, даже при нагревании влажного материала до 120—150° С, эта влага не удаляется.
Физико-химическая (адсорбционная и осмотическая) связь влаги с материалом менее крепка, чем химическая. При адсорбционном связывании влаги с коллоидным материалом происходит контракция (сжатие). Системы коллоидное тело — вода и выделяется некоторое количество тепла (теплота набухания). Тело, поглощая жидкость, увеличивается в размерах, однако теперь объем тела всегда меньше суммы объемов сухого тела и поглощенной влаги. Осмотически поглощенная влага характеризует вторую стадию набухания материала. Влага проникает внутрь коллоидного материала через полупроницаемые оболочки под действием осмотического давления. Поглощение влаги происходит без контракции системы и выделения тепла. При осмотической форме связи требуется меньшая затрата энергии для удаления воды, чем при адсорбционной связи влаги.
Механически связанная влага — это капиллярная влага, то есть влага, заполнившая капилляры при непосредственном соприкосновении с нею материала и за счет сорбции пара из окружающего воздуха, а также влага смачивания, находящаяся в порах и пустотах тела и покрывающая его поверхность. Механическая связь влаги с материалом наименее прочная.
В процессе сушки удаляется влага, связанная с материалом механически и физико-химически.
Большинство продуктов сельскохозяйственного производства представляет собой капиллярно-пористые коллоидные материалы, в которых преобладает капиллярная и осмотическая влага, и поэтому легко поддастся высушиванию.
Способы сушки. Сушка, то есть процесс удаления излишней влаги из материала, может быть осуществлена различными способами.
Тепловой способ сушки основан на использовании тепла, подводимого к объекту сушки. При этом находящаяся внутри материала влага по капиллярам выходит на его поверхность, под действием тепла превращается в пар и удаляется в окружающую среду (воздух или другой сушильный агент).
Механический способ — удаление свободной влаги из материала путем фильтропрессования или центрифугирования.
Сорбционный способ — смешивание на определенное время влажного материала с влагопоглотителем.
Механическое и сорбционное обезвоживание не сопровождаются изменением агрегатного состояния удаляемой влаги.
Тепловая сушка — основной способ снижения влажности для большинства материалов. Она может быть естественной и искусственной. В первом случае используется тепловая энергия солнца, во втором — тепло, получаемое при помощи разнообразных технических средств.
Тепло сушимому материалу передается различными способами: конвективным, кондуктивным (контактным), радиационным. Сушка может осуществляться токами высокой частоты. Применяются также различные комбинированные способы: конвективный с кондуктивным, радиационный с высокочастотным и др.
Наибольшее применение в сельскохозяйственном производстве получила конвективная сушка. Движущийся сушильный агент в виде подогретого воздуха или смеси топочных газов с наружным воздухом конвекцией передает тепло высушиваемому материалу и уносит поглощенную влагу.
Основными характеристиками атмосферного воздуха, определяющими его свойства как агента сушки, служит влажность и температура.
Абсолютная влажность воздуха определяет массу водяного пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха. Она представляет собой плотность пара ρn(кг/м3) при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха.
Относительной влажностью воздуха φ(%) называют отношение его фактической абсолютной влажности к максимально возможной при данных температуре и давлении:

Влагосодержание воздуха d — это отношение массы (г) водяного пара к массе (кг) сухого воздуха, содержащихся во влажном воздухе.

---

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:

Добавить