ЭлБиб

ХРАНЕНИЕ и ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ • № 12 • 2015

шениях. Для воды тройная точка характеризуется

параметрами:

= 4,58 мм рт. ст. и

= 0,01 °С.

Ниже тройной точки (при остаточном давлении

ниже 4,58 мм рт. ст.) не может быть устойчивой

жидкой фазы и вода находится либо в твердом,

либо в газообразном состоянии.

Зависимость давления насыщенного водяного

пара от температуры показана на рис. 3. Из графи-

ка следует, что если необходимо испарить влагу при

температурах –15, –17, –20, –30 ° С, то соответс-

твенно парциальное давление пара должно быть

1,25; 1,05; 0,77; 0,28 мм рт. ст.

Переход воды из твердого агрегатного состояния

в парообразное можно осуществить двумя спосо-

бами. В обычных условиях атмосферного давления

при постепенном нагревании лед расплавляется и

превращается в воду, а затем вода превращается в

пар. Этот процесс на диаграмме (см. рис. 2) изоб-

ражен линией А-Б. Однако при низких температу-

рах (ниже тройной точки) возможен и непосредс-

твенный переход льда в пар, минуя жидкую фазу,

т. е. сублимация, или возгонка. Процесс сублима-

ции льда на схеме изображен линией В-Г. С пони-

жением давления температура испарения (кипения)

воды понижается. Это справедливо и при уменьше-

нии давления ниже тройной точки. Но в этом слу-

чае лед будет испаряться, минуя жидкую фазу.

В процессе сублимационной сушки приходится

иметь дело не только с водяными парами, но и с

газами, выделяющимися из продукта, и воздухом,

которые в отличие от пара не претерпевают в про-

цессе сушки фазовых превращений. Пары и газы в

процессе сублимационной сушки удаляют.

Пар не зависимо от способа парообразования

(испарение или сублимация), соприкасаясь с

поверхностью тела, температура которого ниже

температуры его фазового превращения при дан-

ном давлении, конденсируется.

Принципиальная схема установки для сушки

сублимацией состоит из трех основных элементов

(рис. 4): сушильная камера (сублиматор); конден-

сатор; вакуум-насос.

Сублиматор представляет собой герметичную

камеру, в которую помещается материал. Для под-

вода тепла, необходимого для испарения влаги,

материал укладывается или на полые металличес-

кие полки, внутри которых циркулирует пар или

горячая вода, или на сетки, тогда материал облуча-

ется специальными лампами или нагретыми повер-

хностями.

Весь процесс сушки можно разделить на три

этапа. Сушка сублимацией происходит в заморо-

женном состоянии материала, поэтому

первый этап

процесса — замораживание

. В зависимости от

свойств материала применяется один из способов:

1) предварительное замораживание, например, для

соков вне сушильной камеры, и замороженный

материал помещается в сублиматор; 2) самозамо-

раживание (для большинства пищевых продуктов),

когда материал помещается в сублиматор, где рез-

кое снижение давления приводит к интенсивному

испарению влаги с поверхности материала и мате-

риал замораживается. При самозамораживании

обычно испаряется до 10–15% всей удаляемой

влаги.

В первом случае процесс упрощается; самозамо-

раживание происходит равномерно, исключается

переохлаждение материала, а благодаря тому, что

образуются мелкие кристаллы льда, поверхность

испарения увеличивается, и интенсивность про-

цесса сушки повышается.

Второй этап процесса — сублимация льда

. Интен-

сивность сублимации зависит от величины вакуу-

ма, температуры материала и конденсатора. Этот

этап аналогичен периоду постоянной скорости

сушки.

Третий этап — испарение остаточной влаги и

конденсация поступающих из сублиматора водяных

паров

путем охлаждения хладогентом (соляной рас-

сол, аммиак, фреон и др.). Процесс осуществляет-

ся в конденсаторе.

Интенсивность удаления из сублиматора водя-

ных паров зависит от разностей давлений пара у

материала (

) и у поверхности конденсатора (

Рис. 3.

Зависимость между давлением водяного пара

и температурой льда

2,0

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

Давление, мм рт. ст.

Температура, °C

–10

–20

–30

–40

–50

–60

Подвод

тепла

Сублиматор

Конденсатор

Пар +

воздух

Воздух

Вакуум-насос

Отвод

тепла

Рис. 4.

Схема установки для сушки сублимацией

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека