ПРОЦЕСС СУБЛИМАЦИИ

Условия для проведения процесса сублимационной сушки прослеживаются из фазовой диаграммы воды. Фазовый переход химически чистой воды заключается в непосредственном переходе из твердой в летучую фазу, который может происходить ниже тройной точки (T=273,16 K i pw”=611,2 Па).

Кривая сублимации определяет отношение температуры и давления в процессе изменения агрегатного состояния. На данной кривой могут сосуществовать в состоянии термодинамического равновесия две смежные фазы (лед и воданой пар). Направление и скорость фазового перехода воды определяется соотношением давления водяного пара ко льду и давления водяного пара окружающей среды.

Понижение давления водяного пара в окружении льда является началом сублимации льда засчет внутреннего тепла и длится до момента появления новых условий термодинамического равновесия. Для беспрерывности процесса необходима энергия равная скрытому теплу сублимации и удалению выделенного водяного пара. Если взять во внимание, что давление водяного пара по отношению к замороженному материалу ниже, чем давление водяного пара по отношению к чистому льду, то парциальное давление водяного пара в окружении высушенного сублимационным методом материала должно быть ниже допустимой величины 611 Па.

В практике это означает необходимость проведения процесса в условиях пониженного давления, т.к. выработка градиента давлений между поверхностью сублимации льда и его окружением в условиях атмосферного давления требует использования в качестве рабочего тела для перенесения тепла и массы сухого газа температурой ниже 0°C. Эффективность сублимации льда в условиях атмосферного давления подтверждается проведенными опытами, однако довольно небольшая скорость процесса ограничивает возможность практического использования данного метода.

ЛИОФИЛИЗАЦИЯ - т.е. СУШКА МЕТОДОМ СУБЛИМАЦИИ

Для процесса лиофилизации можно использовать сырьевой продукт в замороженном (напр. замороженное плодоовощное сырье, которое доступно на рынке целый год) и незамороженном, т.е. свежем состоянии (которое необходимо перед этим заморозить).

Процесс лиофилизации основывается на заморозке сырьевого продукта в температуре ок. -40°C, что позваляет ликвидировать болезнетворные бактерии и плесневые грибы, а также остановке подвергаются ферментационные процессы.

Далее необходимо создать вакуум (0.001гПа), чтобы дать начало процессу сублимации воды, после чего под контролем подается тепло (с помощью микроволн, при использовании инфракрасной области спектра или посредством термовоздействия), которое должно поддержать процесс сублимации и удалить выделенный водяной пар.

Лиофилизация является длительным процессом, который может длиться в зависимости от вида сырья от 12 до 24часов. Необходимо обратить особое внимание на качество сырья, используемого для лиофилизации, т.к. после сушки биологические и химические загрязнения концентрируются. Процесс лиофилизации дорогостоящий, поэтому используется в случаях, когда необходимо получить высушенный окончательный продукт особого качества и неповторимых свойствах.

Продукты питания после процесса лиофилизации сохраняют:

• большинство энзимов, витамин, минералов и аминокислот
• вкус, запах, а также питательную ценность и биохимический состав
• остаточную влажность ниже 5%, что позваляет продукту не портиться и способствует его многолетнему хранению в герметической упаковке в разных климатических условиях.
• микроскопийно-пористую структуру, которая при насыщении продукта водой в течение нескольких минут возвращает его в первообразное состояние.

Благодаря общим достоинствам лиофилизированные продукты пользуются популярностью и щироко используются в пищевой промышленности в качестве 100% натуральных вкусовых добавок и полуфабрикатов (instant). Используются также в гастрономии, для прод.снабжения армии и индивидуальными потребителями.

ЛИОФИЛИЗАТОР - УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ МЕТОДОМ СУБЛИМАЦИИ

Установка фирмы UNI-MASZ Juszczuk Sp. j. состоит из трех основных узлов: КАМЕРЫ ПРОЦЕССА, KAMEPbl КОНДЕНСАЦИИ, МАШИННОЙ СЕКЦИИ. камера процесса выполнена в качестве герметического резервуара, оснащенного обогреваемыми полками для поддонов с сырьем, вакуумными датчиками и термодетекторами. КАМЕРА КОНДЕНСАЦИИ представляет собой герметический резервуар цилиндрической формы, оснащенный трубами испарителя (темп. -80 0C), на которых оседает водяной пар в виде льда. Камеры соединены между собой блокировочным клапаном. В MAШИННОЙ СЕКЦИИ находятся холодильные агрегаты, система вакуумных насосов, система управления и автоматики.

Вместительность, а также производительность установки определяется количеством воды, которая может оседать на поверхности труб или плит, в виде льда в камере конденсации. Если в камере конденсации будет оседать напр. ~100 литров воды (принимается, что содержание воды в сырье ок.90%), то лиофилизируется ок.110кг (в течение 24ч.) сырья, что приблизительно дает производительность ~4,6 кг/ч на входе. На фото представлена установка с выше указанными параметрами, поставка тепла с помощью микроволн или посредством термовоздействия.