Uscător cu patru benzi pentru cartofi

Intoducere

Materialele naturale si produsele fabricate contin proportii variabile de umiditate, provenite din contactul cu apa lichida sau cu vaporii din atmosfera: uneori umiditatea este apa reactiilor chimice care au generat produsul sau apa de constitutie structurala.

Pentru necesitati de prelucrare, depozitare sau conservare, conveniente de transport sau cerinte de utilizare, procesele tehnologice prevad frecvent operatii pentru reducerea sau indepartarea practic totala a apei.

Daca se considera toate cele trei stari fizice in care se prezinta materia prima, operatiile pentru indepartarea apei sint foarte numeroase; cele mai importante sint:

- operatii mecanice – sedimentare, centrifugare, filtrare, presare;

- operatii fizico-chimice – adsorbtie, extractie, absorbtie;

- operatii termice – uscare, racire, sublimare, vaporizare, distilare, rectificare.

Toate aceste operatii au aplicatii specifice, depinzind atit de starea materiei prime, cit si de conditiile impuse produsului. De exemplu, procedeele mecanice convin pentru eliminarea partiala a apei cind materialul initial contine multa apa; indepartarea umiditatii cu materiale hidroscopice sau cu absorbanti se foloseste pentru uscarea gazelor; vaporizarea este aplicata la solutii.

Uscarea este operatia prin care apa din materiale solide sau lichide este indepartata cu ajutorul aerului, care are rolul dublu de a aduce (in intregime sau partial), caldura necesara vaporizarii apei si de a evacua vaporii de apa, rezultati din incalzire.

Pentru uscare, materia prima se poate prezenta in cele mai variate forme: solutii, paste, pulbere, foi, placi, bulgari, pinze s.a. de obicei cu continut mic de apa; cind materia prima contine multa apa, este rational sa se elimine cit mai multa apa prin procedee mecanice. Produsul rezultat de la uscare este practic anhidru sau contine numai putine procente de umiditate.

Caracteristic pentru uscare este faptul ca presiunea partiala a vaporilor de apa, in faza gazoasa, este mai mica decit presiunea sub care se face uscarea sau, cu alte cuvinte, faza gazoasa este un amestec de vapori de apa cu aer, gaze de ardere sau alte gaze.

Termenul de uscare este folosit si in intelesul mai larg, echivalent cu indepartarea umiditatii; de exemplu, uscarea gazelor. De asemenea, el este folosit si pentru indepartarea altui lichid (decit apa) dintr-un material solid, pasta sau suspensie, folosind un gaz oarecare (nu numai aerul sau gazele de ardere).

1. Bazele teoretice ale procesului

Uscarea este influentata de o serie de factori, printre care:

- factori referitori la materia prima – cantitatea sau debitul, forma, umiditatea, forma sub care se gaseste umiditatea, densitatea in gramada (vrac), sensibilitatea termica, sensibilitatea la oxigen (aer), agresivitatea (corozivitatea), friabilitatea (formare de praf), abraziunea, toxicitatea, inflamabilitatea;

- factori referitor la agentul de uscare – natura agentului de uscare, modul de obtinere, temperatura, umezeala, debitul, impuritati, presiunea;

- factori referitor la produs – umiditatea finala, temperatura, granulozitatea deformarii, degradarea chimica si organoleptica, impurificare;

- factori referitor la operatia de uscare – temperatura maxima admisa in timpul uscarii, durata uscarii, functionarea continua sau discontinua a uscatorului, prafuire si recuperarea prafului, recuperarea solventului, evacuarea aerului rezidual (dupa uscare).

Formele in care se gaseste umiditatea in materiale solide:

a) Apa legata chimic (stoechiometric) prin valente secundare;

b) Apa legata adsorbtiv de catre molecule aflate in solutie (apa de solvatare);

c) Apa legata prin forte de adsorbtie pe suprafete exterioare si interioare ale granulelor si micelelor. Legarea apei este insotita de un efect termic, care descreste cu cresterea cantitatii de apa adsorbita.

d) Apa legata prin presiune osmotica de catre materialele celulare in membrane semipermeabile. Legarea apei este insotita de umflarea materialului, fara efect termic sensibil.

e) Apa legata structural, cu formatie de geluri (uneori cu pina la 99% apa si 1% substanta solida).

f) Apa legata mecanic prin forte de capilaritate.

g) Apa legata mecanic prin forte de adeziune la suprafata materialelor.

Uscarea materialelor se studiaza pe baza consideratiilor asupra echilibrului dintre materialul umed si agentul de uscare (statica uscarii) si asupra vitezei de uscare (dinamica uscarii).

Echilibrul aer-material umed

Prin echilibru aer-material umed se intelege interdependenta dintre umezeala aerului (sau a altui gaz) inconjurator si umiditatea unui material, dupa un contact destul de indelungat pentru a ajunge la starea de echilibru, cind umezeala aerului si umiditatea materialului ramin constante in timp si cind temperatura sistemului numai variaza. Aceasta interdependenta este redata printr-o curba, intr-o diagrama avind in abscisa umiditatea materialului si in ordonata umezeala aerului. Curba arata umiditatea de echilibru a materialului pentru diferitele stari higroscopice ale aerului inconjurator.

Umiditatea de echilibru a materialului cind aerul este saturat (φ=1) se numeste umiditate higroscopica. Daca materialul are umiditate mai mare decit umiditatea de echilibru, materialul pierde umiditate (desorbtie, uscare); aceasta stare corespunde regiunii de sub curba de echilibru (punctul A); invers, daca materialul contine umiditate mai mica decit umiditatea de echilibru, stari figurate prin puncte situate deasupra curbei de echilibru, materialul absoarbe umiditate din aerul inconjurator (sorbtie, umezire).