Стаття про сушку за вільним словником
сушіння
Сушіння
видалення рідини, зазвичай води, із твердих, рідких та газоподібних речовин. Як правило, сушіння видаляє вологу, яка зв’язується з матеріалом фізично хімічно (адсорбцією або осмосом) та механічно (волога в макрокапілярах та мі-крокапілярах). Вологість, яка пов’язана хімічно, неможливо видалити висушуванням. Метою сушіння є збереження фізико-хімічних властивостей матеріалів, забезпечення у багатьох випадках збереження матеріалів протягом тривалого періоду та усунення зайвої ваги при транспортуванні. У промисловості сушіння вологих твердих матеріалів зазвичай проводиться під час підготовки матеріалів до переробки, використання або зберігання.
Сушка - це процес, що супроводжується тепло- і масообміном між сушильним агентом, наприклад, повітрям або димовими газами, та вологою матеріалу, що сушиться. Тиск пари рідини на поверхні твердого матеріалу зростає із збільшенням температури, і пара дифундує в потік осушувача. Градієнт концентрації вологи у матеріалі, що виникає в результаті цього процесу, змушує вологу рухатися з глибоких шарів на поверхню зі швидкістю, що залежить від характеру зв'язку між вологою та матеріалом. При природному сушінні, де немає примусового руху сушильного агента (вільне випаровування), процес протікає повільно; це прискорюється, коли нагрітий потік сушильного агента протікає повз матеріал, тобто коли застосовується штучна сушка. Ця стаття стосуватиметься лише штучного сушіння та різних типів промислових сушарок.
Вибір умов сушіння, таких як температура, тиск і швидкість сушіння, залежить від фізико-хімічних властивостей матеріалу, що сушиться. Серед властивостей, які слід враховувати, - схильність до стискання (деревина), утворення товстих кірок на поверхні (певні солі) та збільшення крихкості або термостійкості (папір).
Залежно від способу теплопостачання сушарки класифікують на конвекційні (прямий контакт між матеріалом, що сушиться, і потоком попередньо нагрітого сушильного агента), контактний (контакт між матеріалом, що сушиться, і нагрітою поверхнею), заморожування (видалення вологи в замерзлий стан під вакуумом), діелектрична теплота (видалення вологи під дією високочастотних електричних полів) і промениста енергія (висихання від інфрачервоного випромінювання).
Конвекційні сушарки різної конструкції (купе, поворотні, пневматичні, киплячий шар, розпилювач) широко використовуються в промисловості. У базовому типі конвекційної сушарки (рис. 1, а) сушильний агент, який спочатку нагрівається в нагрівачі до гранично допустимої температури, проходить через сушарку і безпосередньо контактує з матеріалом, що сушиться (харчові продукти, ліки, хімічні сполуки). Сушильний агент нагрівається і пропускається через сушарку лише один раз, що є відмінною рисою цього типу сушарки.
У сушильних матеріалах, які не є термостабільними, наприклад, поліетилені, сушильний агент лише частково нагрівається в основному нагрівачі, а потім подається в сушильну камеру при температурі, допустимій для матеріалу, що сушиться. Агент отримує баланс тепла, необхідного для сушіння, за допомогою додаткових нагрівачів, встановлених в сушильній камері.
Сушарки, в яких частина нагрітого повітря рециркулює (рис. 1, б), часто використовуються для сушіння таких матеріалів, як дерево та формовані керамічні вироби. Рециркуляція повітря зменшує різницю в температурі та вмісті вологи між повітрям на вході та виході сушарки та забезпечує більш рівномірне сушіння. Сушарки, в яких закриті циркулюють інертні гази або повітря, використовуються для сушіння легкозаймистих та вибухонебезпечних матеріалів або для вилучення цінних продуктів (спиртів, ефірів) із матеріалу, що сушиться. Дизайн сушарки залежатиме від поставленого завдання.
Ротаційні сушарки - використовуються для сушіння тонкодисперсних та сипучих матеріалів (азотні добрива, пірити заліза, хлорид калію, зерно) - складаються з циліндра, що має внутрішні прольоти для душу та змішування матеріалу для поліпшення контакту з сушильним агентом (Рисунок 2) . Циліндр встановлений або горизонтально, з виступаючими кільцями, що спираються на опорні ролики, або з невеликим нахилом
(0,5 ° –3 °). Діаметр циліндра може становити 3500 мм, а довжина в 3,5–7 разів перевищує діаметр. Циліндр обертається повільно (0,5–8 об/хв).
Пневматичні сушарки - для сушіння зернистих матеріалів (вугілля, адипінова кислота) потоком гарячого сушильного агента - складаються з цільної або секційної вертикальної транспортувальної труби (рис. 3). Сушильний матеріал переміщується по каналу потоком сушильного агента, швидкість якого перевищує швидкість вільного падіння найбільших гранул (зазвичай 10–40 м/сек). Лаконічність контакту (1–5 сек) робить цю сушарку придатною для матеріалів, які не є термостабільними, навіть коли сушильний агент знаходиться при високій температурі.
У сушарках з псевдозрідженим шаром, завдяки можливості інтенсивного змішування матеріалу та прискореного тепло- та масообміну, сушильний агент можна використовувати при підвищених температурах. Поєднуючи простоту конструкції з високою продуктивністю та простотою автоматизації, ці сушарки знайшли широке застосування в хімічній промисловості та кольоровій металургії.
Розпилювальні сушарки застосовуються для сушіння рідких речовин підвищеної в'язкості (молоко, кров, альбумін), які розпорошуються в струмінь гарячого сушильного агента (рисунок 4). Через велику площу поверхні
розпиленого матеріалу, процес випаровування вологи інтенсивний, а час висихання короткий (15–30 сек). При надзвичайно швидкому висиханні температура поверхні частинок наближається до температури адіабатичного випаровування чистої рідини, навіть коли сушильний агент знаходиться при високій температурі. Сушильний матеріал у формі емульсій, суспензій або розчинів розпорошується механічними або пневматичними форсунками. Сушарки оснащені блоками для захоплення захоплених частинок матеріалу, що сушиться.
Суцільні лоткові сушарки застосовуються для сипучих та волокнистих матеріалів (штучні волокна, певні полімери). Тут матеріал, що сушиться, рухається по нескінченному ремені (або по декількох послідовно розташованих ременях), натягнутих між приводним барабаном і приводним барабаном (рис. 5). Сушіння здійснюється гарячим повітрям або димовими газами, які рухаються або паралельно, або перпендикулярно стрічці.
Контактні сушарки, такі як барабанні сушарки, використовуються для сушіння рідких матеріалів та паст (ксантатів лужних металів) при атмосферному тиску або під вакуумом. Барабанні сушарки включають однобарабанні та двобарабанні типи, головним компонентом яких є барабан, що повільно обертається (2–10 об/хв), в який пара подається через порожнистий журнал і з якого видаляється конденсат. Сушильний матеріал наносять на поверхню барабана у вигляді тонкої плівки (1–2 мм) і після висихання видаляють ножем. Однобарабанні та двобарабанні вакуумні сушарки показані на рисунку 6.
Ліофільні сушарки використовуються для сушіння харчових продуктів та лікарських препаратів (антибіотиків, плазми крові) при збереженні основних біологічних властивостей матеріалу. Тут волога видаляється в замороженому стані під вакуумом (залишковий тиск 6,65–332,5 ньютонів/м 2, або 0,05–2,5 мм рт. Ст.) При температурі приблизно 0 ° C. Більша частина вологи (60–85 відсотків) випаровується в камері, а решта кількість видаляється
сушіння у вакуумі із залученням тепла (при температурі 30 ° -45 ° C). Тепло, необхідне для сушіння, подається до матеріалу від гарячих поверхонь або випромінювання від нагрітих екранів. Оскільки при сублімаційній сушці не відбувається окислення з атмосферного кисню і не змінюються розміри продукту, можна отримати високоякісні продукти, які наближаються до свіжих продуктів за органолептичними показниками та вмістом вітамінів та запашних та інших речовин.