Procesul de uscare în industria alimentară

Les matériaux naturels et les produits fabriqués contiennent des proportions variables de l’humidité, provenantes du contact avec de l’eau liquide ou avec dec vapeurs de l’atmosphère: parfois l’humidité est l’eau des réactions chimiques qui ont généré le produit ou l’eau de constitution structurelle.

Pour les nécessités de traitement, stockage ou conservation, les convéniences de transport ou des exigéances d’utilisation, les processus technologiques prévoient fréquemment des opérations de réduction ou élimination totale de l’eau.

En industrie alimentaire l’élimination de l’humidité des matériaux solides ou des masses pâteuses permet de leur redonner les capacités nécessaires et de réduire le coût de transport de ceux-ci. Toutefois, le séchage réduit essentiellement le risque de corrosion des appareils et des conduits lors d’entreposage ou lors de traitements des produits ou sémi-produits.

Si on considère tous les trois états physiques dans lesquels se présente la matière première, les opérations pour élimination de l’eau sont très nombreuses; les plus importantes, classifiées en opérations mécaniques, physico-chimiques et thérmiques sont montrés dans le Tableau 1:

Classification des opérations Etat physique initiel de la matière première

solide liquide gaz

Mécaniques Sedimentation

Centrifugation

Filtration

Pressage

Physico-chimiques Materiaux hygroscopiques

Adsorbtion

Extraction Absorbţie

Thermiques Séchage Refroidissement

Sublimation Vaporisation

Distilation

Rectification

Toutes ces opérations ont des applications spécifiques et dépéndent tant de l’état de la matière première, tant des conditions imposées au produit. Par exemple, les procedés mécaniques conviennent pour élimination partielle de l’eau seule dans les cas quand le materiel initiel contient beaucoup d’eau; élimination de l’humidité avec des matériaux hygroscopiques ou des absorbants est utilisée pour le séchage des gaz; tandis que la vaporisation est appliquée pour les solutions.

Le séchage est l’opération par laquelle l’eau dans les matériaux solides ou liquides est élimenée à l’aide de l’air, qui a un rôle double: d’apporter (entrièrement ou partiellement) la chaleur nécessaire pour la vaporisation de l’eau, et d’évacuer les vapeurs d’eau résultants de l’échauffement.

Pour le séchage, la matière première peut être présentée en formes les plus variées: solutions, pâte, granules, poussière, feuilles, plaques, boules, canevas et autres, le plus souvent avec une faible teneur en eau. Quand la matière première contient beaucoup d’eau il est rationnel d’utiliser les procédés mécaniques pour éliminer l’eau. Le produit résultant de séchage est pratiquement anhydre ou contient un petit pourcent de l’humidité.

Le fait caractéristique pour le procédé de séchage est que la pression partielle des vapeurs d’eau dans la phase gazeuse est plus petite que la pression à laquelle il se produit le séchage. C’est-à-dire, que la phase gazeuse est un mélange des vapeurs d’eau et d’air, ou des gaz de combustion ou autres gaz.

Le terme séchage est utilisé en sens équivalent à l’élimination de l’humidité, par exemple - le séchage des gaz. Toutefois, il est utilisé et pour l’évacuation d’un autre liquide que l’eau d’un matériel solide, pâte ou suspension, en se servant d’un autre gaz, pas seulement de l’air ou gaz de combustion.

Les formes dans lesquelles l’humidité est contenu dans les matériaux solides.

D après le mode dans lequel l’eau est liée, Lîkov considère les formes suivantes de l’humidité dans les corps solides:

- Eau liée chimiquement (stoechiométrique) par les valences secondaires (moleculaires); par exemple, l’eau de cristallisation en hydrates cristallins (CuSO4+5H2O). La liaison est forte et modifie les propriétés physiques de la substance anhydre. Elimination de l’eau de cristallisation par échauffage s’effectue en plusieures étapes, dans des quantités stoechiométriques aux températures spécifiques pour chaque substance.

- Eau liée adsorvtivement par les molecules qui se trouvent en solution (eau de solvatation).

- Eau liée par les forces d’adsorbtion sur les surfaces exterieures et intérieures des granules et micelles. La liaison de l’eau est par accompagnée d’un effet thermique, qui décroit avec la croissance de la quantité de l’eau adsorbée.

- Eau liée par la pression osmotique par les matériaux cellulaires avec lea membranes semipérmiables. La liaison de l’eau est accompagnée par le gonflement du matériel, sans un effet thermique prononcé.

- Eau liée structurellement, avec de la formation du gel ( parfois jusqu au 99% de l’eau et 1% substance solide).

- Eau liée mécaniquement par les forces capillaires.

- Eau liée mécaniquement par les forces d’adhésion à la surface des matériaux.

L’humidité du matériel peut être supprimée par des méthodes mécaniques (pressurage, céntrifugation, pressage), mais ces méthodes n’assurent pas une élimination définitive de l’humidité libre et, d’habitude, est appliquée comme un procédé préliminaire.

Le séchage complet (jusqu’à l’humidité d’équilibre) est obtenue par le séchage thermique, c’est à dire, l’humidité est éliminée en état de vapeur, formé comme conséquence d’échauffage du matériel soumis au séchage.

Le séchage thermique est un procédé de diffusion compliquée, la vitesse de laquelle est déterminée par la vitesse de la diminution de l’humidité de l’intérieur à la surface du produit et puis en milieu externe. Donc, le procédé de séchage thermique inclut en même temps le transfer de la chaleur (le chauffage du produit) et de la substance (élimination de l’humidité), en se réalisant simultanément, mais en sens oposés.

Conformement à modalité de communication de l’énérgie thermique vers le produit, il existe les méthodes suivantes de séchage thermique:

1. Séchage convectif - s’effectue par contact direst entre le matériel et l’agent de séchage (le plus souvent l’air chauffé ou le mélange des gaz d’échappement avec de l’air frais). Donc, das ce cas l’agent de séchage est, en même temps, le porteur de l’humidité;

2. Séchage par contact – la chaleur est transferée au matériel par la surface thermique, qui sépare le matériel de l’agent de séchage;

3. Séchage radiatif – l’énergie esr transferée à l’aide des ondes infrarouges de lumière;

4. Séchage dielectrique – par l’échauffement du matériel en champs des ondes de haute fréquence;