От Хорхе дел Реал-Олвера
Изпратено: 15 декември 2015 г. Преглед: 15 юни 2016 г. Публикувано: 31 август 2016 г.
информация за глава и автор
Автор
Хорхе дел Реал-Олвера *
- Технологии за опазване на околната среда, Център за изследвания и помощ в областта на технологиите и дизайна на щата Халиско (CIATEJ), Гуадалахара, Мексико
* Адресирайте цялата кореспонденция на: [email protected]
От редактирания том
Редактиран от Хорхе дел Реал Олвера
1. Историческа справка
В момента в много промишлени процеси отстраняването на вода или остатъци от различни готови продукти може да създаде сериозен технически, икономически и екологичен проблем. За да се реши това, се използва единичната операция „Сушене“. Тази операция е най-старият метод в света за консервиране на храна, разработване на строителни материали, производство на пигмент и изсушаване на животински кожи.
През изминалите векове хората от Близкия изток съхранявали плодове, като ги увивали в изсушени палмови листа и ги заравяли в горещ пясък, за да изсъхнат. Освен това хората в Арктика са правили отлагания с излишък от моржово месо, „лиофилизирани“ го, натрупвайки камъни далеч от дома си, за да избегнат хищниците да го погълнат. Местните американци в северните части на Съединените щати са използвали дим от огън за сушене на месо, билки, зеленчуци или риба чрез рециркулация на горещ въздух.
В продължение на много години индианците в Перу сушат картофи с прост, но ефективен процес. На първо място, материалът беше замразен през цялата нощ на открито, а на следващия ден картофите бързо се размразяваха, като съдържанието на влага, останало в материала, кипеше. След това изсушават картофите на въздух, докато станат достатъчно хрупкави, за да се съхраняват. Почти навсякъде по света хората са използвали различни методи за сушене на храна, за да запазят храната от един сезон до следващия, било то зърнени храни, месо, плодове или билки, наред с други.
С течение на времето хората в различни култури усъвършенстваха сушенето на диви и култивирани храни. Например гърците и римляните успешно сушат грах и грозде. Персите се научили как да консервират кайсии и пъпеши. Китайците и японците са били умни в изкуството на консервирането на храни, сушената риба и морските зеленчуци. Монголски изследователи, пътуващи към Европа, опаковат снопове сушени млечни продукти, за да ги поддържат в дългото им пътуване [1].
С течение на времето процесът на сушене на риба и месо доставя на много хора по света протеините, необходими за живот. В други времена прадедите сушат храни и ги консервират години и години, без предимството на охлаждане. Всъщност най-често сушените храни са различни риби и месо. По ирония на съдбата рибата е един вид храна, която е най-трудна за сушене, поради нейната лекота за приютяване на бактерии в продуктите без обработка.
В миналото различни видове месо като риби са били третирани с втвърдяваща сол или разтвор на саламура, който помага за отстраняване на водата от месото. И накрая, рибата и месото бяха третирани с дим за процес на пушене [1].
2. Основна теория на сушенето
Ефективното използване на енергия в процеса на сушене, намаляването на разходите и минималното въздействие върху околната среда са изключително доходоносни аспекти за индустрията. Съответно наскоро бяха разработени значителен брой доклади по темата за устойчивото сушене както в промишлени, така и в академични области. Устойчивото сушене по своята същност е мултидисциплинарна област, която има много голямо търсене в области като земеделие, химикали, храни, текстил, строителство, кожарство и други приложения. За да се разбере това, са необходими оптимални познания за трите транспортни феномена и подходящи познания за науката за материалите, тъй като основният приоритет е не само да се спести енергия, но освен това да се постигне по-добро качество на продукта чрез устойчив процес на сушене [ 2].
Понякога е необходимо продуктите да отговарят на някои специфични изисквания след процеса на сушене, като размер на продукта, свободно движение или без прах, устойчивост, разпределение на частиците, разтворимост или запазване на активния компонент. В резултат на това изборът на адекватен процес на сушене и дизайнът на сушилнята оказват голямо влияние върху качеството, формата, размера и съдържанието на влага на крайния продукт [3].
Поради това устойчивото сушене е значителна част от изследванията от десетилетието на 80-те години на миналия век. Много изследвания за устойчивото сушене обикновено имат два важни компонента: единият е теорията за сушене, който третира анализа на трите феномена на транспорта, а другият - сушилното оборудване, което има за цел да проектира, оптимизира и произвежда сушилни въз основа на последната теория. Феноменът на сушене може да бъде дефиниран като едновременен процес на предаване на инерция, топлина и маса, където крайният резултат е премахването на влажността от желаните продукти за намаляване на водното съдържание в тях [4].
Добре известно е, че сушенето става главно чрез два механизма: движението на влажността от вътрешността на материала навън и изпаряването на влагата от горещата повърхност на материала към околната среда. Транспортът на вода е тясно свързан с някои външни фактори като влажност, налягане, естеството и вида на изложената повърхност, температурата и скоростта на потока [5–7].
Поради своята сложност, изследванията върху сушенето все още са област от интерес за многобройни изследователи по целия свят. Основната мотивация в много от тези проекти за изследване на сушенето е да се определи влиянието на външните фактори върху процеса. Разбирането на процеса на сушене с всички подробности е необходимо за прецизното проектиране на оборудването, използвано научни принципи, поддържане на качеството на продукта и оптимизиране на енергията, но като цяло от гледна точка на устойчивост [8–11].
Въпреки нарастването на броя на проучванията и технологичните разработки, процесът на сушене в наши дни е изключителна област, която трябва да бъде проучена подробно и подробно от техници и изследователи. Необходимо е да се продължат усилията, за да бъде процесът на сушене по-ясен за всички хора; това обаче е сложен физически феномен и не е лесно да се установи дизайнът и контролът на оборудването и да се поддържа качеството на продукта. Използването на знания в термодинамиката и транспортните явления за описание на равновесие и кинетично изсушаване е между съвременните предизвикателства за изследванията в тази област [12].
3. Класификация на методите и оборудването за сушене
Като цяло методите на сушене са подредени и разнообразени според специфичните нужди на всеки продукт. Процесът на сушене протича под различни форми и използва различни видове оборудване, в зависимост от изискванията, определени от потребителя. Както се вижда в Таблица 1, оборудването за сушене може да работи основно с два големи режима, които обикновено се определят като непрекъснати и периодични, в зависимост от типа операция.
Въпреки че непрекъснатата процедура е най-технична и осъществима, сушилните в партида се използват най-често, особено когато контролът върху качеството или съображенията за здравето са важни фактори. Този клас процеси се наблюдава във фармацевтичната и хранителната индустрия [12].
Сушенето на партида е химичен процес и обикновено се предпочита, когато различни материали се обработват в една и съща единица за сушене, или когато сушенето е екстензивно и трудно и при която партидната система се поставя надолу и нагоре по течението, например изсушено дърво, тухла, наред с други. Основната трудност на системата в партида е, че разработката не достига стабилно състояние и това причинява непрекъснати промени в оперативната функция [13].
За разлика от това непрекъснатата система се нуждае от по-малко работа, пространство и енергия. Това гарантира допълнителна еднородност на изсушения продукт на по-ниска цена от партидната система с идентичен капацитет. Устойчивото сушене има много форми в зависимост от спецификациите в продуктите и използването на различни видове оборудване. В зависимост от вида на приложената топлина, сушилната система включва два основни метода: неадиабатен и адиабатичен. Топлината на изпаряване се доставя от чувствителната топлина в контакт с материала, който трябва да се изсуши в адиабатните процеси, докато в неадиабатната система топлината на изпаряване е пропорционална само от лъчиста топлина или от топлина, транспортирана през стените във взаимодействие с продукта [12].
Топлината, приложена по време на сушенето, може да бъде изследвана в четири различни вида: конвективна, радиационна, проводима и диелектрична. В процеса, при който топлината се прилага чрез проводимост, топлообменът продължава, ако съществува градиент на температурата в твърдо вещество и необходимата топлина се получава от източник на топлина като електрически нагревател. Обикновено се осъществява директен контакт между топлинния генератор и целевите тъкани. Загретият газ се диспергира в сушилнята с помощта на вентилатор, за да подпомогне процеса на сушене чрез изпаряване. Думата конвекция се използва за описание на прехвърлянето на топлинна енергия от някакъв газ или въздух към течност, твърдо вещество или газ. Придобитата топлина в газовия поток се заема, за да се изпари влагата от повърхността. Фазата, използвана за елиминиране на изпарената влажност, също използва газовия поток като транспорт.
| Вид на операцията | Партида Непрекъснато |
| Вид на приложената топлина | Радиация Конвекция Провеждане Прекъсващ, непрекъснат диелектрик Адиабатни или неадиабатни |
| Движение на материала в сушилня | Движещ се Стационарен Разпръснато Развълнуван |
| Налягане при работа | Атмосферна Вакуум |
| Средно изсушаване | Въздух Горими газове Прегрята струя |
| Температура на сушене | Под температура на кипене При температура на кипене Долна точка на замръзване |
| Движение между среда и твърди вещества | Смесен поток Обратен ток Ко-течаща |
| Наети етапи | Множество етапи Едноетапен |
| Време на пребиваване | Дълго Среден Къс |
маса 1.
Категоризиране на методите и оборудването за сушене [3, 12].
- Livewell - избор на устойчиви диети WWF
- Ръководство за ядене на риба Избор на здравословни и устойчиви възможности
- Как да изпържите перфектно едно яйце, без да изсушавате жълтъка, яжте това не това
- Последици от бъдещите сценарии за диета в САЩ върху емисиите на парникови газове; Устойчиви хранителни системи
- Нарушена глюкозна толерантност, затлъстяване и възпалителни медиатори IntechOpen