Uscarea - degradarea utilajelor din industria alimentară

Procesul de uscare este destul de raspandit in industria alimentara si pe masura ce se perfectioneaza metodele de lucru, el capatata din cein ce mai multe aplicatii. In procesul de uscare e elimina o parte din apa continuta de produs. De cele mai multe ori vehicull care realizeaza transportul miditatii eliminate in afara instalatiei este aerul, care in unele cazuri pa langa actiunea de agent de transport o are si pe aceea de agent termic.

Cantitatea de apa absorbita de aer depinde de proprietatile aerului si de conditiile care se pot asigura aproape de starea de saturatie in umiditate.

Apa in produs poate fi legata mecanic, fizico-chimic si chimic.

Legatura mecanica este de obicei o simpla udare sau imbibare cu umiditate in macrocapilare sau microcapilare. Apa legata mecanic poate fi considerata cea care umple porii materialului fara alte legaturi cu materialul propu-zis.

Legatura fizico-chimica poate fi realizata prin absortie, osmoza sau structurala. Ca exemplu de apa legata prin absortie se poate considera pelicula solvatata a miceliilor coloidale. Ca exemplu de apa legata osmotic se poate lua apa din teriorul celulelor vegetale. Ca exemplu de apa legata structural se poate lua apa din geluri.

Apa legata chimic este introdusa in reteaua cristalina a produsului respectiv.

Uscarea se realizeaza ca un proces combinat de transfer de caldura si substanta, umiditatea din aterial realizand in generalo deplasare din interior spre exterior pe baza legilor difuziunii, dupa care ajungand la suprafata se evapora.

Uscarea materialelor se studiaza pe baza consideratiilor asupra echilibrului dintre materialul supus uscarii si agntulde uscare pe de o parte si asupra vitezei sub care se realizeaza procesul. Echilibrul dintre materialul supus uscarii si agentul de uscare se studiaza in cadrul staticii uscarii, iar viteza de uscare in cadrul cineticii uscarii.

Statica uscarii stabileste legatur dintre paramtrii initiali si finali ai substantelor care participa la opeatie, fara insa sa dea indicatii asupra drumului prin care se ajunge de la parametrii initiali la parametrii finali. Legatura intre parametrii initiali si finali in cadrul staticii uscarii este data de bilantul de materiale si bilantul caloric.

Bilantul total de materiale se exprima prin relatia:

Gi + L(1+xi) = Gf + L(1+xf)

Bilantul partial a umiditatii (apei) se exprima prin relatia:

Gi + Lxi = Gf + Lxf

Umiditatea care trece din material in agentul de uscare se determina prin relatia:

U = Gi - Gf

Substanta uscata din material ramane constanta intre inputul si sfarsitul procesului. Aceasta poate fi exprimata prin relatia:

Gi = Gf

Din aceasta relatie se deduce valoarea lui Gf, in functie de celealte elemente:

Gf = Gi

Introducad valoarea lui Gf din aceasta relatie in relatia U = Gi – Gf, se obtine valoarea lui U:

U = Gi

Relatia care da bilantul total de materie se poate pune si sub forma:

Gi – Gf = L(xf – xi)

Sau tinand seama de relatia U =Gi – Gf se poate determina necesarul de aer:

L =

Rezolvand relatia bilantului partial al umiditatii si tinand seama denbaloarea lui Gf se ajunge la:

= L(xf – xi)

Care este identica cu relatia din care se obtine valoarea lui U.

In aceste relatii sunt folosite urmatoarele notatii:

G – greutatea materialului, in kg sau kg/h

L – greutatea aerului uscat, in kg sau kg/h

U – greutatea umiditatii, in kg sa kg/h

u – umiditatea materialului, in %

x – umiditatea aerului, in kg sau kg/h

i – initial

f – final

Bilantul caloric al uscarii tine seama de caldurile intrate si iesite cu materialele din aparat. In forma cea mai generala, tinand seama de schema de principiu din fig.IV 64, caldurile Q intrate si iesite sunt:

Calduri intrate = Calduri iesite

Cu materialul uscat Q1 = G • imi Q7 = G • Imf

Cu umiditatea din material Q2 = Ui • iui Q8 = Uf • iuf

Cu suportul si dipozitivul de transport Q3 = Gt • iti Q9 = Gt • itf

Cu aerul Q4 = L • I0 Q10 = L • If

De la caloriferul pentru incalzirea aerului inainte de uscator Q5 = Qc= L(Ii – I0)

De la shimbatorul de caldura pentru incalzirea aerului in interiorul uscatorului Q6 = Qu

Pierderi de caldura Q11 = Qp