Свойства влажных материалов, виды связи влаги.

Влажный материал состоит из сухих веществ, влаги и газа. Процесс извлечения влаги из продукта сопровождается нарушением её связи с материалом; от характера этой связи зависят режимы сушки.

В зависимости от количества энергии, необходимой для извлечения влаги из данного материала, различают влагу химическую, физико-химическую и механическую.

Наиболее прочным является химически связанная влага, которая в технологическом процессе из материала не удаляется.

Физико-химическая связь включает адсорбционную, осмотическую и структурную формы. Адсорбционная влага находится в микропорах и капиллярах и связана с материалом адсорбционной силой. Для удаления такой влаги из продукта ее необходимо перевести в пар. Осмотическая влага находится в середине и между клетками материала. Ей соответствует малая энергия связи и она диффундирует в материале в виде жидкости через стенки клеток вследствие разницы концентраций внутри и снаружи клетки. Структурная влага попадает в середину клеток геля во время его образования и содержится в клетках растительных тканей.

Механическая влага содержится в капиллярах тела – капиллярная влага и на егоповерхности – влага смачивания. Механическисвязанная влага можетбыть легко уда-ленавыпариваниемилимеханическим способом.

В зависимости от преобладающей формы связи влаги с материалом все твердые пищевые продукты принято разделять на капиллярно-пористые, коллоидные и капиллярно-пористые коллоидные.

В капиллярно-пористых материалах влага связана механической капиллярной силой (сахар, соль). Во время сушки они становятся хрупкими. При увлажнении хорошо поглощают влагу.

К коллоидным относят продукты, в которых преобладает адсорбционно и осмотически связанная влага (желатин, тесто). Во время сушки эти продукты не становятся хрупкими, а при увлажнении поглощают близкие по полярности жидкости.

Капиллярно-пористые коллоидные материалы имеют разные формы связи влаги (зерно, хлеб, овощи и др.). Во время сушки этих продуктов наблюдается усадка и появляется хрупкость, и при увлажнении – набухание.

Влага в материале распределена неравномерно, поэтому различают среднюю концентрацию влаги в материале или концентрацию в данной точке.

Влажностью материала называют выраженное в процентах отношение массы влаги в материале к его общей массе: ω = W/G;

Влагосодержанием материала называют отношение массы влаги в материале к массе сухих веществ, содержащихся в нем: υ = W/(G - W);

Количество удаленной влаги зависит от состояния воздуха, который используется во время сушки. Каждому значению относительной влажности φ воздуха соответствует определенная влажность материала, при достижении которой внешний обмен влагой между ними приостанавливается, т. е. устанавливается гидротермическое равновесное состояние тела. При этом парциальное давление пара на поверхности тела равняется парциальному давлению пара в воздухе. В состоянии равновесия влагосодержание одинаковое во всем теле.

Равновесная влажность зависит от относительной влажности воздуха и в какой-то степени от его температуры. Равновесное состояние влажного тела может быть достигнуто путем сорбции и десорбции. Влагу, которую можно удалить в процессе сушки, ωуд. определяют разницей между влажностью материала ω и равновесной влажностью ωр:

ωуд. = ω - ωр. Для того, чтобы увеличить количество удаленной влаги, необходимо уменьшить равновесную влажность, т. е. для сушки использовать воздух с меньшей относительной влажностью.

Контактная сушка

Во время контактного способа теплота к продукту передается от теплоносителя через стенку, которая их разделяет. Этим способом сушат молоко, дрожжи, картофельное пюре, агар, пастообразные овощные и фруктовые продукты.

Конвективная сушка

Этот способ является самым распространенным. В качестве сушильного агента применяют нагретый воздух, топочные газы или перегретый пар. Сушильный агент, являясь теплоносителем и влагопоглотителем, передает материалу теплоту, под действием которой из материала удаляется влага в виде пара, поступающая в окружающую среду.

Недостатком этого способа является противоположное направление градиентов влагосодержания и температуры. Градиент температуры тормозит перемещение влаги изнутри материала наружу. Кроме этого, при конвективном способе коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к поверхности материала имеет незначительную величину – 11…23 Вт/(м²•К).