Kurutma - Drying
Kurutma a, kütle transferi suyun ortadan kaldırılması ya da bir başka oluşan işlem bir çözücü ile buharlaştırma , bir gelen katı madde , yarı-katı ya da sıvı . Bu süreç genellikle ürünleri satmadan veya paketlemeden önce son bir üretim adımı olarak kullanılır. "Kurutulmuş" olarak kabul edilebilmesi için, nihai ürünün katı, sürekli bir tabaka (ör. Kağıt), uzun parçalar (ör. Odun), tanecikler (ör. Tahıl taneleri veya mısır gevreği) veya toz (ör. kum, tuz, çamaşır tozu, süt tozu). İşlemin ürettiği buharı gidermek için bir ısı kaynağı ve bir ajan sıklıkla söz konusudur. Gıda, tahıl gibi biyo ürünlerde ve aşı gibi ilaçlarda , çıkarılacak çözücü neredeyse değişmez şekilde sudur. Kuruma olabilir ayn kurutma bir uç formunu kurutma ya da kabul ile.
En yaygın durumda, bir gaz akımı, örneğin hava, ısıyı konveksiyon yoluyla uygular ve buharı nem olarak uzaklaştırır . Diğer olasılıklar, ısının iletim veya radyasyon (veya mikrodalgalar ) ile sağlandığı ve bu şekilde üretilen buharın vakum sistemi tarafından uzaklaştırıldığı vakumlu kurutmadır . Diğer bir dolaylı teknik, enerjiyi sağlamak için ısıtılmış bir yüzeyin kullanıldığı ve aspiratörlerin buharı odanın dışına çektiği tamburlu kurutmadır (örneğin patates gevreği üretiminde kullanılır). Bunun tersine, çözücünün, örneğin suyun, filtrasyon veya santrifüjleme ile mekanik ekstraksiyonu, "kurutma" değil, daha çok "boşaltma" olarak kabul edilir.
Kurutma mekanizması
Nispeten yüksek bir başlangıç nem içeriğine sahip bazı ürünlerde, zamanın bir fonksiyonu olarak ortalama ürün nem içeriğinde başlangıçta doğrusal bir azalma, genellikle "sabit kuruma hızı periyodu" olarak bilinen sınırlı bir süre için gözlemlenebilir. Genellikle bu dönemde, uzaklaştırılan tek tek partiküllerin dışındaki yüzey nemidir. Bu dönemdeki kuruma hızı çoğunlukla kurutulmakta olan malzemeye ısı transfer hızına bağlıdır. Bu nedenle, ulaşılabilen maksimum kurutma hızının sınırlı ısı transferi olduğu kabul edilir. Kurutma devam ederse, eğrinin eğimi, kurutma hızı daha az dik hale gelir (düşen hız periyodu) ve sonunda çok uzun sürelerde neredeyse yatay hale gelme eğilimindedir. Ürün nem içeriği daha sonra " denge nem içeriğinde " sabittir , burada pratikte dehidrasyon ortamı ile dengede bulunur. Düşme hızı döneminde, ürünün iç kısmından yüzeye su göçü çoğunlukla moleküler difüzyon, yani. su akışı, nem içeriği gradyanı ile orantılıdır. Bu , termodinamiğin ikinci yasası ile açıklanan bir fenomen olan suyun daha yüksek nem içeriğine sahip bölgelerden daha düşük değerlere sahip bölgelere geçtiği anlamına gelir . Su giderme önemliyse, ürünler iyi tasarlanmış bir dondurarak kurutma işlemi dışında genellikle büzülme ve deformasyona uğrar. Düşme hızı periyodundaki kuruma hızı, kurutulan katının içinden nemin veya çözücünün çıkarılma oranıyla kontrol edilir ve "kütle aktarımı sınırlı" olarak anılır. Bu, meyve ve sebzeler gibi higroskopik ürünlerde yaygın olarak fark edilir, burada kurumanın göz ardı edilebilir olduğu söylenen sabit kuruma hızı periyodu ile düşen oran periyodunda gerçekleşir.
Kurutma yöntemleri
Aşağıdakiler bazı genel kurutma yöntemleridir:
- Sıcak hava uygulaması ( konvektif veya direkt kurutma). Hava ile ısıtma, ısı transferi için kurutma kuvvetini arttırır ve kurutmayı hızlandırır. Ayrıca havadaki bağıl nemi azaltarak kurutma için itici gücü daha da artırır. Düşme hızı döneminde nem içeriği düştükçe katılar ısınır ve yüksek sıcaklıklar suyun katının içinden yüzeye yayılmasını hızlandırır. Bununla birlikte, ürün kalitesi hususları, hava sıcaklığındaki geçerli artışı sınırlar. Aşırı derecede sıcak hava katı yüzeyi neredeyse tamamen kurutabilir, böylece gözenekleri küçülür ve neredeyse kapanır, bu da genellikle istenmeyen bir durum olan kabuk oluşumuna veya "yüzey sertleşmesine" yol açar. Örneğin ahşap (kereste) kurutmada, aşırı yüzey dehidrasyonunu ve yüksek nem nedeniyle ürün deformasyonunu önlemek için hava ısıtılır (kurumayı hızlandırır), buna bir miktar buhar da eklenir (bu da kurutma oranını bir dereceye kadar engeller). ahşap kalınlığı boyunca gradyanlar. Püskürtmeli kurutma bu kategoriye girer.
- Dolaylı veya temaslı kurutma (sıcak duvardan ısıtma), tamburlu kurutma, vakumlu kurutma. Yine, daha yüksek duvar sıcaklıkları kurumayı hızlandıracaktır ancak bu, ürünün bozulması veya yüzey sertleşmesi ile sınırlıdır. Tamburlu kurutma bu kategoriye girer.
- Dielektrik kurutma (malzemenin içinde emilen radyofrekans veya mikrodalgalar) günümüzde yoğun araştırmaların odak noktasıdır. Hava ile kurutmaya veya vakumlu kurutmaya yardımcı olmak için kullanılabilir. Araştırmacılar, mikrodalgada son kurutmanın klasik kurutma yöntemlerinin sonunda çok düşük olan kurutma oranını hızlandırdığını bulmuşlardır.
- Dondurarak kurutma veya liyofilizasyon, çözücünün kurutulmadan önce dondurulduğu ve daha sonra süblimleştirildiği , yani çözücünün erime noktasının altında doğrudan katı fazdan gaz fazına geçirildiği bir kurutma yöntemidir . Hali hazırda klasik farmasötik veya tıbbi uygulamaların ötesinde, kuru gıdalara giderek daha fazla uygulanmaktadır. Proteinlerin biyolojik özelliklerini korur, vitaminleri ve biyoaktif bileşikleri tutar. Basınç, yüksek vakumlu bir pompa ile düşürülebilir (bununla birlikte, kuru havada atmosferik basınçta dondurarak kurutma mümkündür). Vakum pompası kullanılıyorsa, süblimasyonla oluşan buhar, dondurarak kurutma odası dışında çok düşük sıcaklıklarda çalışan bir kondansatörde buza dönüştürülerek sistemden uzaklaştırılır.
- Süper kritik kurutma (aşırı ısıtılmış buharla kurutma), su içeren ürünlerin buharla kurutulmasını içerir. Bu işlem uygulanabilir çünkü üründeki su kaynatılır ve kurutma ortamı ile birleşerek akışını artırır. Genellikle kapalı devrede kullanılır ve örneğin geleneksel havayla kurutmada mümkün olmayan bir özellik olan yeniden sıkıştırma ile bir miktar gizli ısının geri kazanılmasına izin verir. İşlem, düşük basınçta gerçekleştirilirse, kaynama noktasını düşürmek için gıdalarda kullanım potansiyeline sahiptir.
- Doğal hava ile kurutma , malzemeler ısıtılmamış basınçlı hava ile kurutulduğunda, doğal kurutma potansiyelinden yararlanılarak gerçekleşir. İşlem yavaş ve hava durumuna bağlıdır, bu nedenle aşağıdaki koşullar dikkate alınarak akıllıca bir "fan kapalı fan açık" stratejisi geliştirilmelidir: Hava sıcaklığı, bağıl nem ve nem içeriği ve kurutulan malzemenin sıcaklığı. Tahıllar bu teknikle giderek daha fazla kurutulur ve soğuk bölgelerde kış dinlenmesine izin verilebiliyorsa, toplam süre (açma ve kapama dönemleri dahil) bir haftadan çeşitli aylara kadar sürebilir.
Kurutma uygulamaları
Gıda
Mikrobiyal gelişimi ve kalite bozulmasını engellemek için gıdalar kurutulur. Bununla birlikte, kuruma derecesi ürünün son kullanımına bağlıdır. Tahıllar ve yağlı tohumlar, depolama sırasında mikrobiyal stabiliteye izin veren nem içeriğine hasattan sonra kurutulur. Sebzeler, hızlı koyulaşmayı önlemek için kurutulmadan önce beyazlatılır ve kurutma işlemi yalnızca mikrobiyal büyümeyi engellemek için değil, aynı zamanda depolama sırasında kahverengileşmeyi önlemek için de gerçekleştirilir. Kurutulmuş meyvelerde nemin azaltılması, asit ve şeker içerikleri ile birlikte mikrobiyal büyümeye karşı koruma sağlar. Akıcılığı sağlamak ve kekleşmeyi önlemek için süt tozu gibi ürünler çok düşük nem içeriklerine kadar kurutulmalıdır. Bu nem, mikrobiyal gelişimin engellenmesini sağlamak için gerekenden daha düşüktür. Kraker gibi diğer ürünler, tüketiciler tarafından sevilen gevrek bir doku vermek için mikrobiyal büyüme eşiğinin ötesinde kurutulur.
Gıda dışı ürünler
Gıda dışı ürünler arasında, önemli ölçüde kurutma gerektiren ürünlerden bazıları odun (kereste işlemenin bir parçası olarak), kağıt, keten ve çamaşır tozudur. İlk ikisi, organik kökenleri nedeniyle, yetersiz kurutulursa küf geliştirebilir. Kurutmanın bir başka yararı da hacim ve ağırlıkta bir azalmadır.
Sanitasyon işlemlerinden kaynaklanan çamurlar ve dışkı malzemeleri
Alanında sağlık , kurutma kanalizasyon çamuru gelen atık su arıtma tesislerinde , dışkı çamur ya da dışkılar toplanan idrar aktarma kuru tuvalet (UDDT) elde etmek için yaygın bir yöntemdir patojen patojenler, sadece belirli bir kuruluk seviyesine tolere gibi, öldürme. Ek olarak, dışkı bazlı malzemelerin yakılması amaçlanıyorsa, kurutma bir işlem adımı olarak gereklidir.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- Greensmith, M. (1998). Pratik Dehidrasyon . Woodhead Publishing, Ltd.
- Genskow, LR; Beimesch, BİZ; Hecht, JP; Kemp, IC; Langrish, T .; Schwartzbach, C .; Smith, (F) .L. (2007). Kimya Mühendisleri El Kitabı . Mc Graw Hill Profesyonel. s. Bölüm 12 (Evaporatif Soğutma ve Katı Madde Kurutma).
- AS, Müjumdar (1998). Endüstriyel Kurutma El Kitabı . Boca Ratón: CRC Press.
Referanslar
Dış bağlantılar