Fazele procesului de uscare

Faza de preîncălzire (secţiunea 1-2) este aceea în decursul căreia căldura este consumată aproape în întregime pentru încălzirea produsului până la stabilirea unui echilibru între cantitatea de căldură transmisă produsului şi cea consumată pentru evaporare.

Durata acestei faze este scurtă, depinzînd îndeosebi de caracteristicile aerului cald şi nu constituie propriu-zis o fază de uscare.

Faza de uscare cu viteză constantă (secţiunea 2-3) constituie perioada de uscare propriu-zisă şi durează până la atingerea umidităţii higroscopice în stratul periferic al produsului. În această fază umiditatea de la suprafaţa produsului chiar dacă se micşorează, este totuşi mai mare decât umiditatea higroscopică in această perioadă, viteza de uscare nu depinde de materialul supus prelucrării, ci de modul cum se realizează procesul.

Dacă nu se schimbă condiţiile uscării, atunci viteza de evaporare pentru toate legumele şi fructele şi prin urmare şi viteza de uscare se menţine constantă. Viteza de evaporare este în acest caz aceeaşi pentru toate produsele şi aproximativ egală cu viteza de evaporare a umidităţii de la suprafaţa apei atunci când condiţiile de temperatură, presiune etc. rămân aceleaşi.

Evaporarea de pe suprafaţa materialului se realizează în măsura în care umiditatea din straturile interne ale produsului migrează către suprafaţă. Aceasta antrenează o anumită proporţie din substanţele solubile (zaharuri, săruri etc.), substanţe care în anumite condiţii duc la formarea crustei.

In această perioadă temperatura suprafeţei produsului care se usucă rămâne practic constantă şi egală cu temperatura indicată de termometrul umed al psichrometrului. Această situaţie se menţine până în momentul când umiditatea de la suprafaţa produsului supus uscării devine egală cu umiditatea higroscopică. În situaţia enunţată, umiditatea produsului capătă denumirea de umiditate critică.

Cantitatea de apă ce se evaporă de pe unitatea de suprafaţă, în unitatea de timp, se numeşte viteză de evaporare şi se măsoară de obicei în [g/(m² minut)].

Temperatura aerului se determină după indicaţiile termometrului uscat, iar temperatura de la suprafaţa produsului (în faza de uscare cu viteză constantă) se determină după indicaţiile termometrului umed.

Viteza de evaporare este influenţată de asemenea şi de toţi ceilalţi factori care influenţează uscarea: temperatura şi umiditatea aerului, viteza aerului, mărimea particulelor din produsul de uscat, coeficientul de transmisie a căldurii etc.

In timp ce apa de pe suprafaţa produsului se evaporă, umiditatea din capilare şi din spaţiile celulare difuzează treptat din interior spre straturile superficiale, astfel încât în această perioadă suprafaţa produsului rămîne mereu umedă. In această fază viteza de uscare rămîne constantă până ce nu mai difuzează suficientă apă din interiorul produsului spre exterior.

Perioada de uscare cu viteza descrescândă (secţiunile 3, 4, 5) în care viteza de uscare se reduce treptat, proporţional cu umiditatea produsului, are loc după ce materia primă atinge umiditatea critică. In această situaţie zona de uscare trece în adâncime, substanţele solubile rămânând în produs, spre deosebire de perioada de uscare cu viteza constantă, când acestea se deplasau spre suprafaţă.

Aşa cum rezultă din Fig. 5, în punctul 3 curba vitezei de uscare are o inflexiune bruscă, începând perioada de uscare cu viteză descrescândă în care se îndepărtează din produs o parte din apa legată şi anume apa coloidală (3-4) şi parţial cea din adsorbţie (4-5). În această perioadă viteza de uscare depinde numai de proprietăţile produsului (structura şi compoziţia chimică) care influenţează difuzia internă a apei şi este independentă de parametrii aerului cald folosit la uscare.

Pe măsură ce uscarea avansează, temperatura produsului urcă şi acesta devine higroscopic. Când se atinge umiditatea de echilibru, viteza de uscare devine nulă. Prin umiditatea de echilibru se înţelege umiditatea produsului care este în echilibru cu umiditatea relativă a aerului la temperatura de uscare. Această fază finală de uscare prezintă un interes deosebit pentru că depăşirea unei anumite temperaturi a produsului duce la degradări calitative importante, care se exteriorizează printr-o structură cornoasă a suprafeţei legumelor şi fructelor uscare, cum şi prin micşorarea capacităţii lor de rehidratare. De aceea, în faza finală, temperatura aerului cald trebuie micşorată.