Сушка скоропортящихся пищевых продуктов происходит за счет испарения содержащейся в них воды. Если сушка происходит в естественных условиях, то воздух должен обладать способностью поглотить (растворить) выделяющийся водяной пар. В зависимости от температуры влагоемкость воздуха различная. Влагоемкостью воздуха считают его полное насыщение водяным паром в граммах на 1 м3 воздуха при определенных температурах и давлении.
При атмосферном давлении полное насыщение воздуха водяным паром при разных температурах следующее:
Температура, град. | -20 | -10 | 0 | +10 | +20 | +30 | +40 |
Влагоемкость, г/м3 | 1,1 | 2,3 | 4,9 | 9,4 | 17,2 | 31,0 | 50,8 |
Температура, град. | +50 | +60 | +70 | +80 | +90 | +99 | +100 |
Влагоемкость, г/м3 | 82,3 | 129,3 | 196,6 | 290,7 | 418,8 | 570,3 | Без ограничения |
Если при 60° и полном насыщении воздуха водяным паром температуру снизить до 50°, то избыток влаги (129,3 - 82,3 = 47 г) из каждого 1 м3 воздуха выделится в виде тумана или росы.
С другой стороны, если этот же воздух при 60° нагреть до 70°, то его влагоемкость повысится на 196,6-129,3=67,3 г в 1 м3, т. е. его относительная влажность будет равна 129,3:196,6х100=66% и он сможет до полного насыщения поглотить еще 34% влаги. Это очень важное условие сушки. Иногда влажный и теплый воздух с нижних сит выделяет влагу на более холодные верхние сита, и продукт вместо сушки увлажняется или, как говорят, запаривается. Поэтому при сушке относительная влажность всегда должна быть меньше 100%.
Сушка овощей и плодов протекает в два периода.
В первый период удаляется поверхностная влага. Этот процесс протекает достаточно быстро. По мере уменьшения содержания влаги в продукте температура его повышается и к концу сушки становится равной температуре омывающего воздуха.
В этом случае при температуре воздуха выше 65-70° качество продукта может стать хуже за счет его перегрева. В первом периоде сушки влага частично диффундирует из внутренних слоев продукта к поверхности, где за счет испарения могут отлагаться растворимые вещества.
Второй период сушки характеризуется тем, что влага постепенно испаряется во внутренних зонах продукта, при этом растворимые вещества остаются уже внутри его.
Если в первый период испарение влаги протекает довольно быстро, то во втором процесс становится медленнее. Это объясняется тем, что влага проникает из внутренних слоев продукта во внешнюю воздушную среду. Кроме того, труднее испаряется влага капиллярной системы растительных тканей и коллоидов.
По данным проф. А. В. Лыкова, в течение сушки влага перемещается внутри продукта не только от зон с повышенной влажностью к зонам с пониженной влажностью (обычно к поверхностным слоям), но и от зон с высокой температурой к участкам более холодным. Это используют в практике сушки некоторых плодов и овощей, когда подсушенные наружные слои продукта замедляют продвижение влаги к поверхностным слоям. Тогда прерывают сушку до охлаждения продукта, когда наружные слои становятся холоднее внутренних зон, что ускоряет сушку. Так иногда сушат целые сливы, вишни, томаты и т. п.
На испарение при атмосферном давлении 1 кг воды расходуется 540 ккал тепла. Так как процессы конденсации пара и испарения воды по затратам тепла обратимые и если при этом не учитывать теплосодержания пара при различных давлениях, то теоретически можно было бы считать расход пара на испарение воды при сушке 1:1. Однако в сушильных аппаратах тепло дополнительно расходуется на нагревание продукта, теплоносителя воздуха, водяного пара, а также на нагревание аппаратуры и потери в окружающую среду, поэтому расход пара значительно больше теоретического. Для испарения 1 кг воды отдельные аппараты расходуют 3-4 кг пара, а современные ленточные сушилки - 2-2,2 кг.