Teoria deshidratarii fructelor si legumelor
Category : Uscarea Fructelor si Legumelor
TEORIA DESHIDRATARII
Indepartarea excesului de apa din material prima este conditionata de transmisia caldurii si de starea si miscarea vaporilor de apa. Transmisia caldurii se realizeaza pe baza diferentei de temperature intre materialul supus deshidratarii – fructele si purtatorul de caldura – aerul cald.
Deplasarea apei
Deplasarea apei din interiorul produsului spre exterior este urmarea procesului de difuzie interna si este consecinta directa a diferentei de presiune osmotica determinate de o concentratie diferita in substante solubile a lichidului din interiorul si de la periferia particulei de produs. Deplasarea apei are loc din punctele cu un continut mai mare de apa spre cele cu un continut mai mic, rezultate in urma evaporarii apei prin fenomenul de difuzie externa. Datorita difuziei interne se realizeaza in final egalizarea umiditatii in toate straturile produsului supus deshidratarii.
Difuzia apei
In afara difuziei interne trebuie avuta in vedere si termodifuzia apei, provocata de diferenta de temperatura intre straturile periferice si cele interioare ale produsului. Termodifuzia este fenomenul invers difuziei interne, adica provoaca deplasarea apei din exterior spre interior, temperature exterioara fiind superioara. Deoarece insa, diferentele de temperature nu sunt prea mari , difuzia interna este mai mare decat termodifuzia si in ansamblu predomina miscarea apei din interior spre exterior. Craparea suprafetei periferice sau a epidermei produsului, de exemplu la prune, are loc atunci cand viteza de evaporare a apei de la suprafata produsului este mult mai mare decat viteza de difuzie interna, ducand prin aceasta la formarea asa-numitei cruste la suprafata produsului. Pentru evitarea acestui neajuns, temperature si umiditatea relative a aerului trebuie sa fie reglare cu deosebita grija. Prin incalzire, umiditatea relativa a aerului scade. Astfel, daca la 15 0 C umiditatea relativa a aerului este de 60% prin incalzire la 60 0 C aceasta ajunge la 5%. Teoretic deci, este indicat sa se utilizeze aerul la o temperatura cat mai ridicata, deoarece capacitatea de absorbtie a apei din produs este cu atat mai mare cu cat umiditatea relativa a aerului este mai scazuta. Exista totusi o limita care nu trebuie depasita si care este determinate de :- temperatura la care fructele sau legumele incep sa se degradeze (caramelizarea zaharului, ireversibilitatea la rehidratare)
- umiditatea relativa a aerului cald sa nu se apropie de zero deoarece aerul prea uscat duce la formarea curstei, impiedicand difuzia apei din interior spre suprafata de evaporare si, prin aceasta, incetinind uscarea;
- temperatura aerului prea ridicata, la finele procesului, face ca o cantitate mare de caldura sa fie neutilizata realizîndu-se astfel un randament caloric scăzut. De asemenea o temperatură prea ridicată la uscare prilejuieşte denaturarea aromei şi culorii produselor.
In general, la deshidratarea fructelor, temperatura aerului la intrarea în instalaţie este de 70-72°C şi cu o umiditate relativă de 20-25%. La ieşirea din uscător, temperatura este mai coborîtă, între 40-45°C, iar umiditatea relativă este de 60-70%.
Viteza de deshidratare
Viteza de deshidratare este condiţionată şi de viteza difuziei interne a apei, aceasta depinzînd la rîndul ei de mă rimea particulelor de fructe sau de legume.
Temperatura şi viteza de deplasare a aerului cald, sunt factori care condiţionează economicitatea procesului de uscare.
Cu cat viteza de evaporare este mai mare, cu atat şi difuzia creşte, aceasta fiind valabilă pînă la o anumită limită. Depăşirea acesteia determină formarea crustei.
Sub valoarea limită menţionată, există posibilitatea ca viteza de difuzie să fie egală cu viteza de evaporare a apei. Sub o anumită valoare a vitezei de evaporare operaţia uscării poate deveni neeconomică din cauza cheltuielilor sporite de energie termică pentru evaporarea apei şi de energie mecanică pentru vehicularea aerului.
Desfăşurarea optimă a procesului are loc în momentul în care viteza de evaporare a apei de la suprafaţa fructelor şi legumelor este egală cu viteza de migrare a umidităţii din in terior spre suprafaţa lor.
Pentru a obţine o deshidratare rapidă fructele şi legumele sunt tăiate în bucăţi mici, reducandu-se prin aceasta timpul necesar pentru difuzia apei şi mărindu-se suprafaţa totală de evaporare. Caisele se taie în jumătăţi, merele şi perele în felii, strugurii şi prunele se lasă întregi, iar legumele sunt tăiate sub formă de felii, cuburi, tăiţei etc.
Viteza de circulaţie a aerului influenţează de asemenea procesul uscării. Dacă circulaţia aerului este prea înceată us carea se va desfăşura încet deoarece aerul se va satura foarte repede cu umiditatea. Viteza de deplasare a aerului în uscă torul tunel este în general cuprinsă între 3-5 m/sec.
Practic, pentru realizarea în condiţii optime a procesului de deshidratare, trebuie să se determine temperatura maximă pe care o poate suporta fiecare produs, respectiv temperatura de intrare în agregat şi cea la care trebuie să iasă aerul în cărcat cu umiditate, pentru a se evita condensarea acesteia.