Взаимосвязь параметров процесса сушки с теплопроводностью высушиваемого материала

Как отмечено выше, основным фактором подвода энергии (теплоты) в зону сублимации является передача теплоты теплопроводностью через замороженный или (и) осушенный слои материала.

Если говорить о теплопроводности «сплошных» осушенных слоев, например, слой мясного или рыбного фарша, слой фруктового пюре на противне, то необходимо вводить понятие эффективной теплопроводности — X. Такая теплопроводность является суперпозицией двух компонентов: твердого каркаса и газа, заполняющего поры в сухом слое. Имеются достаточно обширные экспериментальные данные, указывающие на резкое (в 2−3 раза) снижение X в области давлений в камере сублимационной установки ниже 1 мм рт. ст. Эта зависимость представлена на рис. 16.

Теплопроводность тел, имеющих волокнистую структуру (куски мяса, рыбы и т. п.), зависит от направления волокон. Вдоль направления волокон она выше.

Если объектом сушки являются гранулированные материалы, процесс формирования эффективной теплопроводности еще более сложен. Величина Х^ будет зависеть не только от физических свойств самого высушиваемого материала, но и от формы, размеров, условий контактирования частиц-гранул, давления и состава паров в сублимационной камере. Ниже представлены значения коэффициентов теплопроводности пищевых продуктов, высушенных сублимацией. На рис. 17, 18 даны экспериментальные значения X^ гранулированных материалов (данные Г. В. Семенова).

Рис. 16. Зависимостьтеплопроводности осушенного слоя пищевых продуктов от давления в камере сублимационной установки:

1 — говядина; 2 — персик

Рис. 17. Зависимость эффективной теплопроводности дисперсного материала с различным гранулометрическим составом (продукт — простокваша Мечникова) от его насыпной массы, давление в камере Р₀ = 0,5 мм рт. ст. = const.

Рис. 18. Зависимость эффективной теплопроводности дисперсного материала из пластин-чешуек от давления в камере сублимационной.

установки Теплопроводность замороженных пищевых продуктов в значительной мере определяется изменением физических свойств льда при отрицательных температурах, поскольку подавляющее большинство пищевых продуктов содержит воду в количестве 60−95%. Известно, что теплопроводность пищевых продуктов при положительных температурах практически неизменна.

В ходе фазового перехода «жидкость — твердое тело» (т. е. при замораживании) теплопроводность резко возрастает, примерно в 4 раза (табл .10).