Интенсификация процесса сушки макаронных изделий (стр. 7 из 8)

- градус массообменный.

Так как термодинамический потенциал массопереноса в изотермических условиях является однозначной функцией влагосодержания, то градиент потенциала массопереноса можно выразить через градиент влагосодержания:

(5)

где

- градиент влагосодержания

кг·влаги/кг·СВ·м;

- удельная влагоёмкость влажного тела, кг·влаги/кг·СВ·

;

С учетом формулы (5) основной закон изотермической массопроводности можно представить в таком виде:

(6)

де

- плотность абсолютно сухого тела, кг·СВ/м

;

- коэффициент внутреннего массопереноса (зависит от температуры и влагосодержания), характеризующий свойства тела в отношении интенсивности развития полей потенциала массопереноса или инерционную способность тела к внешним водным возмущениям.

Следовательно, интенсивность сушки в основном зависит от коэффициента внутренней диффузии влаги. Проведено аналитическое определение коэффициента внутреннего массопереноса из кривых сушки и скорости сушки по следующей формуле:

(7)

где R – характерный размер тела, м;

- скорость сушки, %/м;

- коэффициент внешнего массообмена, м/ч.

Для тел правильной геометрической формы формула для коэффициента внешнего массообмена имеет следующий вид:

(8)

где

- отношение объема к поверхности тела.

Для неограниченного полого цилиндра, у которого внешний диаметр равен 2R, внутренний – 2R₀ , отношение

равно:

(9)

где

- гигроскопическая влажность, кг/кг;

- равновесная влажность, кг/кг.

(Для макаронной трубки, если R = 3,5 мм,

= 2,25 мм, соотношение

= 0,625 мм)

Характер изменения коэффициента внутренней диффузии влаги при сушке с гигротермической обработкой и без нее аналогичен. В первый период сушки он остается постоянным, а в период падающей скорости сушки он незначительно изменяется, но уменьшается в 2 раза по абсолютной величине,

В период постоянной скорости влага будет перемещаться в виде жидкости (избирательная диффузия осмотически-удержанной влаги), температура материала будет постоянна и равна температуре мокрого термометра.

При достижении на поверхности материала первой критической точки, соответствующей гигроскопической влажности, скорость сушки начнет уменьшаться, а перемещение адсорбционно-связанной влаги внутри материала в основном будет происходить в виде пара. Следует отметить, что во второй период скорость убывает по линейному закону, эта закономерность находится в соответствии с изменением коэффициента внутренней диффузии в этот период сушки. Коэффициент внешнего влагообмена меняется аналогично. На рис.5 показана диаграмма изменения коэффициентов внешнего влагообмена и внутреннего массопереноса для макаронных изделий, подвергнутых предварительной гидротермической обработке и высушенных по обычно принятой технологии. Эти коэффициенты как в первом, так и во втором периодах больше у изделий, прошедших предварительную гигро-термообработку, что еще раз свидетельствует об интенсификации процесса сушки.

Рис. 5. Диаграмма изменения коэффициентов внешнего влагообмена

и внутреннего массопереноса a_m макаронных изделий при введении гигротермической обработки:

1,2 - сушка макаронных изделий соответственно без термообработки и с термообработкой

В табл. 4 приведены значения коэффициентов внешнего влагообмена и внутреннего массопереноса для различных режимных параметров гигротермообработки и сушки. Коэффициенты внутренней диффузии и внешнего влагообмена зависят от продолжительности от гигротермообработки и от параметров режима сушки.

Таблица 4

Параметры гигротермообработки				Влагокоэффициенты макаронных изделий
, мин	, %	, °С	, м/сек	м/ч	м²/ч	м/ч	м²/ч
0	80	60	1	0,3281	0,5750	0,1772	0,3075
1	80	60	1	0,3833	06712	0,1442	0,2508
2	80	60	1	0,5550	0,9830	0,3208	0,5606
3	80	60	1	0,4510	0,7902	0,1593	0,2789
5	80	60	1	0,3675	0,6434	0,1275	0,2232
2	50	60	1	0,7416	1,2984	0,4073	0,7135
2	60	60	1	0,0032	1,1647	0,3515	0,5982
2	70	60	1	0,5550	0,9830	0,3208	0,5900
2	80	50	1	0,4520	0,7915	0,2311	0,4049
2	80	60	1	0,5550	0,9830	0,3208	0,5606
2	80	70	1	0,6337	1,1126	0,3671	0,6434
2	80	80	1	0,8668	1,5181	0,4648	0,8145
2	80	60	0,5	0,4157	0,7280	0,1953	0,3421
2	80	60	1	0,5550	0,9830	0,3208	0,5605
2	80	60	1,5	0,7215	1,2638	0,4082	0,7150
2	80	60	2	0,8593	1,5043	0,4331	0,7589

Из данных табл.4 видно, что наибольшие величины этих коэффициентов наблюдаются при 2-х минутной гигротермообработке. Коэффициенты внешнего влагообмена внутренней диффузии уменьшаются при увеличении относительной влажности воздуха, снижении температуры и скорости сушильного агента.

Равновесная и критическая влажность макаронных изделий. Методом аналитической обработки кривых сушки и скорости сушки были получены значения равновесной и критической влажности макаронных изделий (рис. 6).