Proces sušenia na vzduchu pri výrobe potravín

Technický článok o odvlhčovaní výroby potravín

Bezpečné odvlhčovanie v potravinárskom a obalovom priemysle

Suchý vzduch - požehnanie a prekliatie?

Obrázok 1: Luxusné potraviny, ktoré vyžadujú suchý procesný vzduch Na našej planéte existujú miesta, kde je extrémne sucho, ako napríklad v Piado v Čile, kde takmer 100 rokov neprší.

Pri výrobe a spracovaní potravín a luxusných potravín nemusí byť vždy taký suchý, ale pri určitých procesoch je nízka úroveň vlhkosti v procesnom vzduchu veľkou výhodou, a preto nevyhnutná pre trvanlivosť, spracovanie a balenie potravinárskych výrobkov.

Požadovaná suchosť potrebného technologického vzduchu pri spracovaní a výrobe potravín veľmi závisí od príslušného celkového spôsobu procesu, od tovaru, ktorý sa má sušiť. Napríklad vzduch vo výrobnom procese aj v procesnom vzduchu v skladovacích priestoroch majú silný vplyv na trvanlivosť alebo vzhľad a chuť produktu. Je tiež veľmi dôležité, aby sa na produkte nevytváral kondenzát, aby sa zabránilo tvorbe mikróbov a možnému nepríjemnému zápachu. Znížená vlhkosť v procese sušenia preto pomáha pri výrobe vysokokvalitných a trvanlivých potravín.

Potraviny a luxusné potraviny vyžadujú vysoký stupeň sucha

Obrázok 2: Výroba čokolády - tu musí byť nízka vlhkosť vzduchu. Počas výroby a skladovania dehydratovaných práškov instantnej polievky je potrebná konštantná teplota a nízky obsah vlhkosti v procesnom vzduchu, pretože inak môže dôjsť k hromadeniu a tvorbe plesní.

Najmä pokiaľ ide o spracovanie mäsa, hygiena je pre výrobcov a spotrebiteľov najvyššou prioritou. Na jednej strane je potrebné nepretržite dodržiavať celý chladiaci reťazec, kým sa nepredá spotrebiteľom. Na druhej strane je potrebné zabezpečiť, aby sa počas procesu balenia a skladovania mäsových výrobkov netvorili choroboplodné zárodky a patogény. Extrémne suchý okolitý vzduch zabraňuje tvorbe a množeniu choroboplodných zárodkov, vírusov a baktérií.

Predovšetkým kryštalizácia cukru je zaručená konštantne nízkou vlhkosťou. Preto je suchý procesný vzduch veľmi prospešný pri výrobe cukroviniek a po dobu sušenia produktu pred zabalením. Čokoláda, cukrovinky alebo výrobky obsahujúce želatínu sa nesmú lepiť na povrch obalu alebo na seba.

Technické sušenie výrobkov, napríklad v prípade sušeného ovocia alebo sušených húb, sa často považuje za optimálny prostriedok na konzerváciu, aby sa zaručila čo najdlhšia trvanlivosť.

Výrobcovia môžu zaručiť optimálnu a bezpečnú kvalitu pre spotrebiteľov iba s upraveným suchým procesným vzduchom pri výrobe a balení potravín a luxusného tovaru.

Sorpčné procesy sušenia na vzduchu

Vo väčšine prípadov bežné spôsoby, ako je kondenzácia vodnej pary na chladiacich registroch alebo výmenníkoch tepla, už na výrobu suchého technologického vzduchu nepostačujú. Aby sa znížil obsah zvyškovej vlhkosti vo vzduchu na minimum, sú potrebné sorpčné procesy.

Obrázok 3: Príklad sorpčného procesu sušenia vzduchom Ak sa vyžaduje relatívna vlhkosť (RH) nižšia ako 40% vo výrobných procesoch, baleniach a skladovaní potravín, stane sa to zaujímavým z hľadiska technologického a termodynamického. V týchto oblastiach sušenia procesným vzduchom v súčasnosti neexistuje veľký výber systémov, ktoré sú schopné dosiahnuť veľmi nízky obsah zvyškovej vlhkosti pre procesy sušenia.

Tu sa ukázalo ako zvlášť výhodné použitie rotačných sušičiek. Prúd vlhkého vzduchu prechádza rotujúcim sorpčným kolesom potiahnutým adsorbentom a tým je vysušený. Na opačnej strane sa koleso regeneruje, aby sa zabezpečilo nepretržité pripravovanie vzduchu alebo procesných plynov, ktoré sa majú sušiť.

Súčasne sú molekuly vody v nasávanom vzduchu kontinuálne vytláčané z adsorbentu pomocou desorpcie pomocou tepla a nakoniec sú vedené ako adsorbát v samostatnom prúde vzduchu zo systému do vonkajšej atmosféry.

Rozšírením systémovej technológie, napríklad s modulmi pred a po ochladení, možno dosiahnuť rosný bod (Tp) až do -65 ° C, a tak možno dosiahnuť relatívnu vlhkosť procesného vzduchu 0,05%. Tieto požiadavky na nízky rosný bod sa zvyčajne požadujú pre citlivé výrobky, ako sú sušenie alebo manipulácia s práškovými výrobkami v potravinárskom priemysle.

Adsorpcia vodnej pary

Vzduch je zmes plynov. Jedným z týchto plynov je vodná para. Množstvo vodnej pary, ktoré môže byť obsiahnuté vo vzduchu, je však obmedzené. Čím je vzduch teplejší, tým viac vodnej pary môže obsahovať. Relatívna vlhkosť ukazuje, aké percento maximálneho obsahu vodných pár obsahuje procesný vzduch. Pretože maximálny obsah vodných pár rastie so zvyšujúcou sa teplotou, klesá relatívna vlhkosť so zvyšujúcou sa teplotou a naopak.

Teplota rosného bodu je definovaná ako teplota, pri ktorej je vzduch nasýtený maximálnym obsahom vodných pár v procesnom vzduchu - 100% relatívnej vlhkosti. Je to teplota, ktorá musí klesnúť pod konštantný tlak, aby sa skondenzovala vodná para. Teplota rosného bodu je teda premenná, ktorá je nezávislá od aktuálnej teploty.

Absolútny obsah vlhkosti vzduchu v gramoch vodnej pary na meter kubický sa dá vypočítať aj z teploty a relatívnej vlhkosti alebo teploty rosného bodu.

Ako technické adsorbenty slúžia vysoko aktívne hygroskopické, t. J. Fyzikálne viažuce technické adsorbenty, napríklad silikagél (silikagél, SiO2), zeolity a technické molekulárne sitá. Existujú ale aj ďalšie menej bežné desikanty, ktoré sa v závislosti od použitia a vlastností sušeného plynu používajú v iných oblastiach: síran vápenatý, uhličitan draselný a oxid hlinitý. Tie sa však pomerne ťažko regenerujú.

Pretože silikagél má dobré fyzikálne a chemické reverzibilné vlastnosti, pokiaľ ide o extrakčnú schopnosť molekúl vody z procesného vzduchu a schopnosť regenerácie teplom (desorpciou), používa sa tento variant obvykle efektívne a účelne v celom potravinárskom priemysle.

Sušenie a filtrácia procesného vzduchu

Obrázok 4: Modulárny koncept ULT Dry-Tec® Riešením pre extrémne suchý procesný vzduch, ktoré je nedávno k dispozícii, je systém ULT Dry-Tec® od spoločnosti ULT AG. Inovatívny modulárny systémový koncept umožňuje dosiahnuť teploty rosného bodu až do -65 ° C (Tp).

Séria produktových modulov ULT Dry-Tec® obsahuje nasledujúce komponenty: Sorpčný modul ULT Dry-Tec®, ktorý sa používa na adsorpciu a desorpciu v systéme, ako aj predchladzovací modul ULT Cool-Tec ™ V a dochladzovací modul ULT Cool-Tec ™ N Moduly pred a dodatočného chladenia môžu byť voliteľne vybavené rôznymi filtračnými prvkami zodpovedajúcich tried filtrov (G, M alebo F alebo tiež H). To znamená, že celý proces sušenia dosahuje požadovanú nízku relatívnu vlhkosť vzduchu (r. F.) a prúd procesného vzduchu na vstupe alebo výstupe modulárneho systému tiež zostáva takmer bez častíc.

Optimalizovaný koncept prúdenia vzduchu vnútri sušiacich modulov umožňuje efektívnu prevádzku s extrémne nízkymi vnútornými tlakovými stratami.

Súčasťou modulárneho konceptu odvlhčovania sú aj regulovateľné ventilátory pre prúd procesného vzduchu a prúd regeneračného vzduchu. Voliteľne je k dispozícii integrované spätné získavanie tepla v desorpčnom okruhu objemového prietoku regenerácie.

Celý koncept je založený na spomínanom procese rotačnej sorpcie. Pomaly sa otáčajúci štruktúrovaný sorpčný rotor voštinového tvaru je po celej ploche sorpčného kolieska pokrytý vysokoaktívnou špeciálnou zmesou materiálov silikagélu. K dispozícii sú ďalšie špeciálne zmesi adsorpčných materiálov, napríklad pre extrémne nízke teploty rosného bodu.

Dipl.-Ing. Frank Schimmelmann, manažér divízie procesu sušenia vzduchom v ULT AG v Löbau