Тамақ Өндірістерінің процестері мен аппараттары
Ылғалдың материалмен байланыс түрлері
жүктеу/скачать 0.76 Mb.
|
9.3 Ылғалдың материалмен байланыс түрлеріКептіру процесінің механизмі көбінесе ылғалдың материалмен байланыс формасымен анықталады. Байланыс неғұрлым берік болса, кептіру процесі соғұрлым қиын болады. Кептіру кезінде ылғалдың материалмен байланысы бұзылады. П. А. Ребиндер ылғалдың материалмен байланыс формаларының келесі классификациясын ұсынды: химиялық (иондық, молекулярлық); физико-химиялық (адсорбциялық, осмостық, құрылымдық) ; механикалық (капиллярлар мен макрокапиллярлардағы ылғал, ылғалдандыру). Ылғал байланысының ең берік түрі-химиялық. Материалды жоғары температураға дейін қыздыру (прокаливание) немесе химиялық әсер ету арқылы ғана жоюға болады. Кептіру процесінде, әдетте, материалға байланысты ылғал ғана жойылады өнімді қыздыру оның бетінен жүзеге асырылады, содан кейін температура градиентіне байланысты ылғал перифериядан орталыққа ауысады. dt / dx температура градиентінің әсерінен қозғалатын ылғал мөлшері: mt =−Kt ⋅F⋅(dt/dx)⋅τ, (9-4) мұндағы Kt - Kw коэффициентіне ұқсас, коэффициент. Осылайша, оның концентрациясы мен температура градиентінің айырмашылығы болған кезде қозғалатын ылғалдың жалпы мөлшері: m=mW−mt , (9-5) мұндағы m - диффузиялық ылғалдың жалпы мөлшері, кг. Жылу өткізгіштік әсерін азайту үшін өнімді кептіру кезінде мүмкіндігінше ұсақтау керек. Материалды кептіру үш кезеңнен тұрады: Кептірілетін материалдың ішіндегі ылғалдың оның бетіне қарай жылжуы; Бу түзілімдері; Будың материалдың бетінен қоршаған ауаға ауысуы. Беттік пленкадан қоршаған ортаға ылғалдың диффузиясының қозғаушы күші су буының парциалды қысымының айырмашылығы болып табылады. ∆P=Pн −Pв, (9-6) мұндағы: Рн - шекаралық бу қабатындағы қаныққан будың парциалды қысымы; Рв - қоршаған ортадағы су буының парциалды қысымы. Диффузияланған бу саны: m=B(Pн −Pв)Fτ, (9-7) мұндағы: B - булану коэффициенті; F - булану бетінің ауданы. Шекаралық қабат арқылы қоршаған ортаға өткен ылғал мөлшері материалдың осы қабатына жеткізілген ылғал мөлшеріне тең болуы керек. Кептіру жылдамдығы осы екі процесте де шектелуі мүмкін және материалдың қасиеттеріне және кептіру режиміне байланысты. Кептіру процесінде материалдың массасының өзгеруін бақылай отырып, координаттарда кептіру қисығы құрылады (сурет 9.1): материалдың ылғалдылығы массалық пайызбен (w) - минуттардағы немесе сағаттардағы уақыт (τ ). Кептірудің басында аз уақыт ішінде кептіру сызығы материалды жылыту қисығы түрінде болады. Содан кейін тұрақты кептіру жылдамдығының I кезеңі басталады. Осы кезеңде кептіру сызығы түзу болып көрінеді. Осы кезеңдегі материалдың температурасы дымқыл термометрдің температурасына тең мән алады tм (температура қисығындағы B1C1 кесіндісі). Кептірудің бірінші кезеңінде бос ылғал (макрокапиллярлардың ылғалдылығы және сулануы) жойылады. Бос ылғал толығымен жойылған кезде екінші кезең (байланысты ылғалды кетіру кезеңі) пайда болады. Материалдың белгілі бір ылғалдылығына сәйкес келетін С нүктесінде кептіру сызығының сипаты өзгереді. Ол белгілі бір кептіру жағдайында wp – тепе-теңдік ылғалдылық мәніне асимптотикалық жақындаған қисыққа айналады. Екінші кезеңде кептіру жылдамдығы үздіксіз төмендейді. Кептіру сызығының пішіні ылғалдың материалмен байланыс түріне, материалдың құрылымына, яғни өнім ішіндегі ылғалдың қозғалу (миграция) жағдайынан. Тепе-теңдік ылғалдылыққа жеткенде, материалдан ылғалды кетіру тоқтатылады. Материалдың температурасы қоршаған ортаның температурасына тең жылу тасымалдағыш материалы (E1 нүктесі). Дегенмен, тепе-теңдік ылғалдылыққа жету үшін айтарлықтай уақыт қажет. Сурет 9.1. Кептіру қисығы Сурет 9.2 . Кептіру жылдамдығының қисығы Кептіру қисықтарының негізінде кептіру жылдамдығының қисықтарын салуға болады (сурет. 9.2). Ол үшін абсцисса осі бойынша материалдың ылғалдылығы, ординат осі бойынша – кептіру жылдамдығы, бұл dw/dτ уақытында ылғалдың өзгеруі. Материалдың берілген ылғалдылығы үшін кептіру жылдамдығы кептіру қисығының нүктесіне тартылған тангенс бұрышының тангенсімен көрсетіледі. Екінші кезеңдегі кептіру жылдамдығының қисықтарының түрі айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Ылғалдың материалмен байланыс формаларына байланысты екінші кептіру кезеңі бірнеше кезеңнен тұруы мүмкін. Күрделі құрылымы бар материалдар үшін Wкр2 ылғалдылық шекарасына сәйкес келетін екінші маңызды нүкте бар, онда материалдағы ылғалдың қозғалу механизмі өзгереді. Қисық 1 (сурет. 9.3) капиллярлық кеуекті денелерге тән,олар үшін жоғарғы аймақ капиллярлық ылғалды кетіру жылдамдығын анықтайды, ал төменгі бөлігі Wкр2 – адсорбцияға тең ылғалдылықтан басталады. 2 және 3 сызықтар кептіру жылдамдығына сәйкес келеді, олар түзу сызықты заңға бағынатындардан үлкен немесе кіші. 2-қисық маталарға және басқа жұқа материалдарға немесе кептіру кезінде материал жарылған кезде тән. 3-қисық материалдың бетінде ылғалдың фазалық бетке таралуына жол бермейтін қыртыс пайда болған жағдайда немесе, мысалы, керамикалық материалдар үшін орын алады. Сурет 9.3. Кептіру жылдамдығының типтік қисықтары жүктеу/скачать 0.76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|