Технологічне сушіння на повітрі при виробництві харчових продуктів
Технічна стаття щодо зволоження виробництва харчових продуктів
Безпечне осушення у харчовій та пакувальній промисловості
Сухе повітря - благо і прокляття?
Зображення 1: Розкішні продукти, які потребують сухого технологічного повітря На нашій планеті є місця, де спостерігається надзвичайна посуха, наприклад у Пьядо/Чилі, де опадів не було майже 100 років.
Не завжди воно повинно бути таким сухим при виробництві та переробці харчових продуктів та розкішних продуктів, але в деяких процесах низький рівень вологості в технологічному повітрі є великою перевагою, а отже, важливим для терміну зберігання, переробки та упаковки харчових продуктів.
Бажана сухість необхідного технологічного повітря при переробці та виробництві їжі в значній мірі залежить від відповідного загального способу процесу - товарів, що підлягають сушці. Наприклад, як повітря у процесі виробництва, так і повітря для зберігання в приміщеннях для зберігання, мають сильний вплив на найкращі терміни до дати або зовнішній вигляд та смак продукту. Також дуже важливо, щоб на продукті не утворювався конденсат, щоб уникнути утворення мікробів та можливих неприємних запахів. Тому знижена вологість у процесі сушіння допомагає у виробництві високоякісних та довговічних продуктів харчування.
Їжа та розкішні продукти вимагають високого ступеня сухості
Рис. 2: Виробництво шоколаду - тут вологість повітря повинна бути низькою. Під час виробництва та зберігання зневоднених порошків швидкого приготування супу потрібні постійна температура та низький вміст вологи в технологічному повітрі, оскільки в іншому випадку може статися злипання та утворення цвілі.
Зокрема, у переробці м’яса гігієна є головним пріоритетом для виробників та споживачів. З одного боку, потрібно постійно дотримуватися всього холодного ланцюга, поки він не буде проданий споживачам. З іншого боку, слід переконатись, що в процесі упаковки та зберігання м’ясних продуктів відсутні мікроби та патогени. Надзвичайно сухе навколишнє повітря запобігає утворенню та розмноженню мікробів, вірусів та бактерій.
Кристалізація цукру, зокрема, гарантується постійно низьким рівнем вологості. Тому сухе технологічне повітря є дуже корисним у виробництві кондитерських виробів та для часу висихання продукту перед упаковкою. Шоколад, солодощі або продукти, що містять желатин, не повинні прилипати до поверхні упаковки або один до одного.
Технічне сушіння продуктів, наприклад у випадку із сухофруктами або сушеними грибами, часто розглядається як оптимальний засіб консервації для забезпечення максимально тривалого терміну зберігання.
Виробники можуть гарантувати споживачеві оптимальну та безпечну якість лише за допомогою обробленого сухого технологічного повітря у виробництві та упаковці продуктів харчування та розкішних продуктів.
Сорбційні процеси сушіння на повітрі
У більшості випадків звичайних методів, таких як конденсація водяної пари на регістрах охолодження або теплообмінниках, вже недостатньо для утворення сухого технологічного повітря. Для зменшення залишкової вологості повітря до мінімуму необхідні сорбційні процеси.
Малюнок 3: Приклад процесу сорбційного процесу сушіння на повітрі Якщо відносна вологість (RH) менше 40% потрібна у виробничих процесах, упаковці та зберіганні харчових продуктів, це стає цікавим з технологічної та термодинамічної точок зору. В цих районах технологічного сушіння на повітрі в даний час не існує великого вибору систем, здатних досягти дуже низького вмісту залишкової вологи для процесів сушіння.
Використання ротаційних сушарок виявилось тут особливо вигідним. Потік вологого повітря пропускають через обертове сорбційне колесо, покрите адсорбентом, і таким чином сушать. На протилежному боці колесо регенерується для забезпечення безперервної обробки повітря або технологічних газів, що підлягають висушенню.
У той же час молекули води, що всмоктуються в повітрі, безперервно витісняються з адсорбенту за допомогою десорбції за допомогою тепла і, нарешті, виводяться із системи у зовнішню атмосферу як адсорбуються в окремому повітряному потоці.
Завдяки розширенню системної технології, наприклад за допомогою модулів попереднього та післяохолоджувача, можна досягти точок роси (Tp) до -65 ° C і, отже, відносної вологості повітря технологічного процесу 0,05%. Ці низькі вимоги до точки роси, як правило, потрібні для чутливих продуктів, таких як сушіння або обробка порошкоподібних продуктів у харчовій промисловості.
Адсорбція водяної пари
Повітря являє собою суміш газів. Одним з таких газів є водяна пара. Однак кількість водяної пари, яка може міститися в повітрі, обмежена. Чим тепліше повітря, тим більше водяної пари воно може містити. Відносна вологість вказує, який відсоток від максимального вмісту водяної пари містить технологічне повітря. Оскільки максимальний вміст водяної пари зростає із збільшенням температури, відносна вологість повітря зменшується із збільшенням температури і навпаки.
Температура точки роси визначається як температура, при якій повітря насичується максимальним вмістом водяної пари в технологічному повітрі - відносною вологістю 100%. Це температура, яка повинна опускатися нижче постійного тиску, щоб конденсувати водяну пару. Тому температура точки роси є змінною, яка не залежить від поточної температури.
Абсолютний вміст вологи в повітрі в грамах водяної пари на кубічний метр також можна розрахувати за температурою та відносною вологістю або температурою точки роси.
Високоактивні гігроскопічні, тобто фізично водозв’язуючі технічні адсорбенти, наприклад силікагель (силікагель, SiO2), цеоліти та технічні молекулярні сита, служать технічними адсорбентами. Але існують також інші менш поширені осушувачі, які залежно від застосування та властивостей висушуваного газу застосовуються в інших областях: сульфат кальцію, карбонат калію та оксид алюмінію. Однак відновити їх відносно важко.
Оскільки силікагель має хороші фізико-хімічні оборотні властивості з точки зору екстракційної здатності молекул води із технологічного повітря та здатності до регенерації за допомогою тепла (десорбція), цей варіант зазвичай ефективно та цілеспрямовано використовується у всій харчовій промисловості.
Сушіння та фільтрування технологічного повітря
4: Модульна концепція ULT Dry-Tec® Система ULT Dry-Tec® від ULT AG нещодавно стала рішенням для надзвичайно сухого технологічного повітря.Інноваційна концепція модульної системи дозволяє досягти температури точки роси до −65 ° C (Tp).
Серія модулів продуктів ULT Dry-Tec® включає такі компоненти: Модуль сорбції ULT Dry-Tec®, який використовується для адсорбції та десорбції в системі, а також модуль попереднього охолодження ULT Cool-Tec ™ V та модуль додаткового охолодження ULT Cool-Tec ™ N Модулі попереднього та охолоджувача за бажанням можуть бути оснащені різними фільтруючими елементами відповідних класів фільтрів (G, M, F або H). Це означає, що за весь процес сушіння досягається необхідна низька відносна вологість (r. F.), а потоки технологічного повітря на вході або виході модульної системи також майже не містять частинок.
Оптимізована концепція повітряного потоку всередині сушильних модулів забезпечує ефективну роботу з надзвичайно низькими внутрішніми втратами тиску.
Модульна концепція осушення також включає керовані вентилятори для потоку технологічного повітря та потоку повітря для регенерації. Інтегрована рекуперація тепла в десорбційному контурі об'ємного потоку регенерації є додатково доступною.
Вся концепція базується на згаданому вище обертальному сорбційному процесі. Структурований сорбційний ротор у формі стільника, що повільно обертається, покритий по всій поверхні сорбційного колеса сильно активованою спеціальною сумішшю силікагелю. Доступні інші спеціальні суміші адсорбційних матеріалів, наприклад для надзвичайно низьких температур точки роси.
Dipl.-Ing. Франк Шиммельманн, керівник відділу технологічного сушіння повітря в ULT AG в Лебау