Сушка: способы, методы и применение¶

Сушка — процесс удаления влаги из материалов, продуктов или объектов с целью снижения их влажности, увеличения срока хранения, улучшения эксплуатационных свойств или подготовки к дальнейшей переработке. Метод основан на испарении влаги под действием тепла, движения воздуха, вакуума или иных физических факторов. Сушка применяется в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, деревообработке, строительстве, химии, фармацевтике и в быту.

¶Физические основы процесса

При сушке влага переходит из жидкой фазы в газообразную и удаляется с поверхности материала. Различают влагу поверхностную (капиллярную и адсорбированную) и связанную (кристаллизационную и химически связанную). Интенсивность испарения зависит от температуры, влажности и подвижности окружающего воздуха, площади поверхности испарения, а также от свойств самого материала.

Выделяют периоды сушки: подогрев, когда материал нагревается до рабочей температуры; постоянной скорости, когда влага испаряется с насыщенной поверхности; и замедленной скорости, когда влага вытесняется из внутренних слоёв и процесс определяется диффузией.

¶Основные способы сушки

¶Тепловая сушка

Наиболее распространённый способ. Материал подвергается воздействию нагретого воздуха, газа или поверхности.

• Конвективная сушка — нагретый воздух или газ отдают тепло влажному материалу, влага испаряется и уносится потоком. Применяется при сушке зерна, овощей, фруктов, древесины.
• Радиационная (инфракрасная) сушка — тепло передаётся инфракрасным излучением. Позволяет сушить тонкие слои и поверхностные покрытия, например лакокрасочные плёнки.
• Кондуктивная сушка — тепло передаётся через стенки нагретой ёмкости или барабана. Используется в вакуумных сушилках, ротационных барабанах.
• Диэлектрическая (СВЧ) сушка — материал нагревается в электромагнитном поле сверхвысокой частоты, что обеспечивает равномерный прогрев по объёму. Применяется для керамики, пищевых продуктов, резиновых изделий.

¶Вакуумная сушка

Проводится при пониженном давлении, что снижает температуру кипения влаги и позволяет сушить термолабильные вещества — лекарства, экстракты, продукты с биологически активными компонентами.

¶Сублимационная сушка (лиофилизация)

Материал сначала замораживается, затем влага удаляется возгонкой (сублимацией) из твёрдой фазы в вакууме. Сохраняет структуру, цвет, вкус и биологическую активность. Применяется для производства растворимого кофе, сублимированных фруктов, вакцин и антибиотиков.

¶Атмосферная (естественная) сушка

Влага удаляется на воздухе без принудительного нагрева — сушка сена, дров, белья, рыбы. Процесс длительный, зависит от погодных условий. Для ускорения используют вентиляцию и проветривание.

¶Механическая сушка (центрифугирование)

Удаление поверхностной влаги вращением в центрифуге. Не удаляет связанную влагу, применяется как предварительный этап перед термической сушкой — например, в химической промышленности или при стирке белья в машине.

¶Классификация по объекту сушки

¶Бытовая сушка

В повседневной жизни сушка применяется для одежды, обуви, посуды, продуктов, строительных смесей. Основные способы:

• Естественная — развешивание белья на верёвке, сушка на батарее, улице, в тени при ветре.
• Механическая — сушильные машины с принудительной конвекцией и подогревом, сушильные шкафы для обуви, посудомоечные машины с функцией сушки горячим воздухом.
• Комбинированная — сочетание вентиляции и лёгкого подогрева, например в режимах стиральных машин «сушка при низкой температуре».

При бытовой сушке одежды рекомендуется избегать прямого солнечного света для тёмных и шерстяных тканей, не сушить изделия из натуральной кожи и замши на батарее, использовать хорошо проветриваемые помещения для предотвращения появления плесени.

¶Применение в отраслях

В сельском хозяйстве сушка зерна снижает влажность с 20—25 % до 12—14 %, что предотвращает самосогревание и порчу при хранении. В деревообработке камерная сушка древесины снижает влажность до 8—12 % и повышает механическую прочность и стабильность материала. В пищевой промышленности сушка — один из древнейших способов консервирования: сушёные фрукты, рыба, мясо, грибы хранятся месяцы и годы без холодильника.

¶История

Сушка на солнце и ветру — один из старейших способов сохранения пищи, известный с доисторических времён. В Древнем Египте сушили рыбу и фрукты. Промышленная сушка начала развиваться в XIX веке с появлением паровых сушилок для зерна и лесоматериалов. В XX веке появились вакуумные, сублимационные и СВЧ-сушилки, а также автоматизированные линии с контролем влажности по датчикам.

Источники:

• Крючков В. М. «Сушка в сельском хозяйстве»
• Музылев П. И. «Тепловые процессы и аппараты пищевых производств»
• Ребров Л. Н., Дубровин И. М. «Сушка в промышленности строительных материалов»
• Справочник «Технология сушки и обезвоживания»