Sušenie je zásadný technologický proces, pri ktorom sa poľnohospodárske produkty upravujú tak, aby sa mohli dlhodobo skladovať. Pod pojmom sušenie rozumieme fyzikálny dej, pri ktorom sa účinkom tepla znižuje obsah vlhkosti v látkach bez zmeny ich chemického zloženia. Vlhkosť sa odstraňuje vyparovaním, odparovaním alebo sublimáciou. Odstraňovanie vlhkosti iným spôsobom ako tepelným (napr. mechanickým alebo chemickým), nepovažujeme za sušenie.
Rozlišujeme prirodzené sušenie, t.j. sušenie na vzduchu, pri ktorom potrebné teplo je poskytované okolím v závislosti na atmosférických podmienkach a umelé sušenie, t.j. sušenie, pri ktorom je potrebné teplo privádzané zo zvláštneho zdroja.
Základné pojmy v sušiarenstve
V technike sušenia sú zaužívané základné pojmy. V ďalšom texte sú uvedené niektoré z nich:
- sušiareň – výrobné alebo laboratórne zariadenie, ktoré je upravené konštrukčne tak, aby sa v ňom uskutočňovalo sušenie podľa určitého spôsobu;
- sušiace prostredie – plynné prostredie, ktoré prijíma a odvádza pary vlhkosti odparenej, vyparenej alebo vysublimovanej zo sušeného materiálu počas sušenia;
- priebeh sušenia – časový priebeh parametrov charakterizujúcich vlastnosti materiálu počas sušenia;
- odsušok – množstvo odstránenej vlhkosti z vlhkého materiálu počas sušenia;
- sušina – materiál bez fyzikálne viazanej vlhkosti;
- rovnovážna vlhkosť – absolútna vlhkosť prislúchajúca stavu termodynamickej rovnováhy medzi látkou a okolím;
- medzerovitosť – podiel medzi objemom medzizrnečných priestorov a celkovým objemom zrnitého materiálu;
- merný povrch – podiel medzi povrchom telesa a jeho objemom;
- aktívny povrch – plocha povrchu telesa, z ktorej sa odparuje vlhkosť pri sušení;
- vonkajšie podmienky sušenia – podmienky, pri ktorých sa privádza teplo potrebné k odstraňovaniu vlhkosti a odvádzaniu vzniknutej pary; určené sú termodynamickými a aerodynamickými pomermi v sušiacom priestore a sú ovplyvniteľné voľbou sušiaceho spôsobu, konštrukciou sušiarne a predpisom režimu sušenia;
- vnútorné podmienky sušenia – podmienky charakterizujúce väzbu vlhkosti a jej pohyb v sušenom materiáli; sú dané sušeným materiálom a pri sušení sú ovplyvniteľné len v obmedzenej miere;
- sušiaci spôsob – metóda, ktorá sa použije na to, aby sa sušenie realizovalo v požadovanom rozsahu a pri ktorej je zladené pôsobenie prívodu tepla nutného na odstránenie vlhkosti zo sušeného materiálu a k odvedeniu vzniknutej pary sušiacim prostredím;
- režim sušenia – súbor parametrov, pri ktorých sa realizuje sušenie.
Vlhkosť materiálu
Vlhkosť materiálu je definovaná ako obsah kvapaliny (napr. vody), viazanej v materiáli inak ako chemicky (v skupenstve kvapalnom, tuhom alebo plynnom).
Rozlišujeme nasledovné vlhkosti materiálov:
- absolútna vlhkosť (predtým merná vlhkosť) - obsah vlhkosti v materiáli vyjadrený ako podiel hmotnosti vlhkosti (MV) ku hmotnosti sušiny (MMS):
- relatívna vlhkosť (predtým podiel vlhkosti) - obsah vlhkosti v materiáli vyjadrený ako percentuálny podiel hmotnosti vlhkosti (MV) ku hmotnosti vlhkého materiálu (MM):
Pozn.: Relatívna vlhkosť môže byť označená aj ako ω.
Väzba vlhkosti v materiáli
Poľnohospodárske materiály predstavujú vo väčšine prípadov biologicky živé organizmy vo svojej štruktúre a zložení koloidné kapilárno-pórovité látky. Obsahujú veľké množstvo mikroskopických pórov, mikrokapilár a makrokapilár, v ktorých sa nachádza voda, ktorá je schopná prechádzať z vnútorných častí na povrch zrna alebo naopak.
Voda má mimoriadny význam pre všetky životné pochody biologického materiálu. Udržiava sa nielen na povrchu a v kapilárach, ale aj vo vnútri buniek jednotlivých jeho súčastí. Znižovaním obsahu vody vytvárame podmienky, pri ktorých sa biologická činnosť zníži, čo nám umožňuje dlhodobé konzervovanie daného produktu. Pritom však musíme dbať, aby sa zachovali jeho úžitkové vlastnosti. Vlhkosť je totiž nositeľom metabolizmu, látkovej výmeny s okolím. To znamená, napr. u osivového materiálu zachovanie klíčivosti, u ostatných zachovanie niektorých skupín bielkovín, sacharidov, tukov, vitamínov a fermentov, ktoré určujú kvalitu daného materiálu, resp. zlepšujú tie jeho vlastnosti, ktoré sú dôležité pre jeho neskoršie spracovanie na potraviny, krmoviny a priemyselné spracovanie.
Sušenie vlhkých materiálov je podmienené porušením väzby vlhkosti so sušinou, na čo je potrebná určitá energia. Túto energiu nazývame väzbová energia.
Podľa veľkosti väzbovej energie je rozdelená väzba vlhkosti so sušinou do troch hlavných skupín:
1. chemická väzba, ktorú tvorí iónová väzba vnútri molekúl a molekulová väzba vnútri kryštálov;
2. fyzikálno-chemická väzba, ktorú tvorí adsorpčná väzba medzi molekulami vlhkosti a molekulami sušiny, osmotická väzba vnútri buniek, štrukturálna väzba v štruktúre gélov;
3. fyzikálno-mechanická väzba – na povrchu materiálu a na vnútornom povrchu kapilár.
Pri sušení odstraňujeme povrchovú vlhkosť, t.j. fyzikálno-mechanicky viazanú vodu a časť fyzikálno-chemicky viazanej vody, t.j. adsorbovanej vlhkosti.
doc. Ing. Ivan Vitázek, CSc.
Technická fakulta SPU v Nitre
Viac sa dočítate v týždenníku Roľnícke noviny.
