Цель работы: Практическое освоение методики снятия показаний динамики сушки и обработки результатов, построение кривой сушки, кривой скорости сушки и анализа.

1. Общие сведения

Влага из материала на различных этапах процесса сушки удаляется с различной скоростью. Скорость удаления влаги зависит от режима сушки и от физико-химических свойств высушиваемого материала.

Характер процесса испарения влаги в значительной мере зависит также от применяемого метода сушки, способа подвода теплоты (конвективный, кондуктивный, термоизлучение) [8,16].

Работу сушильных установок различной производительности даже при одном и том же методе сушки нельзя сравнивать по уменьшению массы материала. Для этого пользуются графическим изображением изменения влагосодержания во времени [W=f ()] – кривая сушки.

На кривой сушки (рис.5) различают три основных участка. Участок АВ характеризует период подогрева материала, при котором влагосодержание изменяется незначительно. Этот период наблюдается только при низкотемпературных режимах сушки крупноразмерных материалов.

За периодом подогрева материала следует период постоянной скорости сушки – участок ВС (1-й период), характеризующийся постоянными: скоростью уменьшения влагосодержания (за равные промежутки времени удаляется одинаковое количество влаги) и температурой материала, равной температуре «мокрого» термометра сушильного агента.

В этот период сушки давление пара над материалом будет постоянным и равным давлению насыщенного пара при температуре «мокрого» термометра, а интенсивность процесса испарения влаги определяется только параметрами сушильного агента и не зависит от влагосодержания и физико-химических свойств материала.

Период постоянной скорости сушки продолжается до наступления критического влагосодержания w^с_кр. На кривой сушки это точка С, которая лежит в месте перехода прямой ВС в кривую СD. Критическое влагосодержание является границей между периодами постоянной (1-й период) и падающей (2-й период) скоростями сушки.

В периоде падающей скорости сушки по мере уменьшения влагосодержания материала скорость сушки уменьшается, так как в этот период испаряется связанная влага и постепенное уменьшение скорости сушки объясняется увеличением энергии связи влаги с сухими веществами высушиваемого материала. Температура материала постепенно увеличивается и к концу периода приближается к температуре сушильного агента.

Рис. 5. Кривая сушки (теоретическая)

К ривые скорости сушки (рис.6.) строят методом графического дифференцирования по кривым сушки. Скорость сушки N определяется как тангенс угла наклона касательной, проведенной через точку на кривой сушки, соответствующую определенному влагосодержанию материала (рис.7)

Максимальная скорость сушки N_макс. в I-ом периоде сушки

П ри равновесном влагосодержании w^с_р скорость сушки

2. Методика выполнения работы

   1. Приборы и материалы: лабораторный стенд для обезвоживания сырья; весы технохимические с разновесами; секундомер; автоклав или водяная баня; исследуемый материал (сырье).

   2. Подготовка сырья

Сырьем для проведения работы могут быть овощи (картофель, морковь, свекла, капуста, лук), фрукты (яблоки, груши, сливы), вареные крупы и другие влажные материалы и продукты. В зависимости от вида и характера сырья производят соответственно и его подготовку.

Картофель, морковь, свеклу моют, очищают от кожицы и вручную или с помощью специального ножа в соответствии с поставленной задачей или по заданию преподавателя режут на кубики с размером граней 5, 10 или 15 мм.

Капусту моют, удаляют верхние испорченные листья и режут на полоски шириной 5-7 мм и длиной 50-60 мм.

Лук очищают от кожицы, срезают шейку и вырезают донце. Очищенный лук при помощи специального ножа или вручную режут на кружки или полукружки и разделяют на кольца или полукольца.

Режут овощи с таким расчетом, чтобы получить минимальное содержание отходов.

200-250 г нарезанных овощей тщательно промывают холодной водой (18-20 ⁰С) и, кроме свеклы и лука, в течении 3-5 мин бланшируют в кипящей водяной бане или автиоклаве при давлении 0,1-0,15 МПа. Пробланшированные овощи снова промывают холодной водой. Лук не бланшируют.

При использовании в работе круп навеску массой 150-200 г моют холодной водой, добавляют необходимый (расчетный) объем воды, зависящий от вида крупы, и в течение 30-45 мин варят в автоклаве при давлении пара 0,15-0,20 МПа.

Подготовленный соответствующим образом материал тщательно перемешивают, отбирают три навески для определения массовой доли влаги в материале до сушки одним из методов ГОСТа и навеску в 100 г для проведения опыта. Если материал для проведения работы заблаговременно готовится лаборантом, массовую долю влаги в материале до сушки студентам сообщает преподаватель.