Feldolgozott levegő szárítása az élelmiszer-termelésben
Műszaki cikk az élelmiszer-előállítás párátlanítására
Biztonságos párátlanítás az élelmiszer- és csomagolóiparban
Száraz levegő - áldás és átok?
1. kép: Luxus ételek, amelyekhez száraz technológiai levegő szükséges. Bolygónkon vannak olyan helyek, ahol rendkívüli szárazság tapasztalható, például Piadóban/Chilében, ahol csaknem 100 éve nem esett csapadék.
Nem mindig kell annyira száraznak lennie az élelmiszerek és a luxusételek előállítása és feldolgozása során, de bizonyos folyamatokban az alacsony nedvességtartalom a technológiai levegőben nagy előnyt jelent, ezért elengedhetetlen az élelmiszerek eltarthatósága, feldolgozása és csomagolása szempontjából.
Az élelmiszerek feldolgozásában és előállításában a szükséges technológiai levegő kívánt szárazsága nagymértékben függ a megfelelő általános eljárási módtól, a szárítandó árutól. Például mind a gyártási folyamatban lévő levegő, mind a tároló helyiségben lévő levegő erősen befolyásolja a termék legmegfelelőbb dátumát vagy megjelenését és ízét. Az is nagyon fontos, hogy a terméken ne képződjön kondenzátum a csírák képződésének és az esetleges kellemetlen szagok elkerülése érdekében. A szárítási folyamat csökkent páratartalma ezért elősegíti a kiváló minőségű és tartós élelmiszerek előállítását.
Az ételek és a luxusételek nagyfokú szárazságot igényelnek
2. ábra: Csokoládégyártás - itt a levegő nedvességtartalmának alacsonynak kell lennie. A dehidratált instant levesporok előállítása és tárolása során állandó hőmérsékletre és alacsony nedvességtartalomra van szükség a technológiai levegőben, mivel különben csomósodás és penészképződés léphet fel.
Különösen a húsfeldolgozás terén a higiénia a termelők és a fogyasztók számára kiemelt prioritás. Egyrészt a teljes hideg láncot folyamatosan be kell tartani, amíg el nem adják a fogyasztóknak. Másrészt biztosítani kell, hogy a húskészítmények csomagolása és tárolása során ne képződjenek baktériumok és kórokozók. A rendkívül száraz környezeti levegő megakadályozza a baktériumok, vírusok és baktériumok kialakulását és szaporodását.
Különösen a cukor kristályosodását garantálja az állandó alacsony páratartalom. Ezért a száraz technológiai levegő nagyon előnyös az édességek gyártásában és a termék csomagolás előtti száradási idejében. A csokoládé, édességek vagy zselatint tartalmazó termékek nem tapadhatnak a csomagolás felületéhez vagy egymáshoz.
Gyakran a termékek technikai szárítását, például szárított gyümölcsök vagy szárított gombák esetében tekintik optimális tartósítási eszköznek a lehető leghosszabb eltarthatóság garantálása érdekében.
A gyártók csak az élelmiszer- és luxuscikkek előállításában és csomagolásában kezelt, száraz technológiai levegővel rendelkező fogyasztók számára garantálhatják az optimális és biztonságos minőséget.
Sorptív eljárások a szárításhoz
A legtöbb esetben a hagyományos módszerek, például a vízgőz kondenzálása hűtőrendszereken vagy hőcserélőkön már nem elegendőek a száraz technológiai levegő előállításához. A levegő maradék nedvességtartalmának minimálisra csökkentése érdekében szorpciós folyamatokra van szükség.
3. ábra: Példa egy szorptív folyamatlevegő-szárítási eljárásra Ha 40% -nál kisebb relatív páratartalomra (RH) van szükség az élelmiszerek előállítási, csomagolási és tárolási folyamataiban, akkor ez folyamatmérnöki és termodinamikai szempontból érdekes lesz. A technológiai levegőszárítás ezen területein jelenleg nincs sok olyan rendszer, amely a szárítási folyamatokhoz nagyon alacsony maradék nedvességtartalmat képes elérni.
A rotációs szárítók használata itt különösen előnyösnek bizonyult. A nedves levegő áramlását egy forgó, adszorbenssel bevont szorpciós keréken vezetik át, és így megszárítják. Az ellenkező oldalon a kereket regenerálják, hogy biztosítsák a szárítandó levegő vagy technológiai gázok folyamatos feldolgozását.
Ugyanakkor a felszívott levegőben lévő vízmolekulákat hő segítségével deszorpcióval folyamatosan kiszorítják az adszorbensből, és végül a rendszerből külön légáramban adszorbátorként vezetik a külső légkörbe.
A rendszer-technológia kibővítésével, például elő- és utóhűtő modulokkal, a harmatpontok (Tp) akár -65 ° C-ig, így a relatív 0,05% -os folyamatlevegő-páratartalom érhető el. Ezek az alacsony harmatpont követelmények általában olyan érzékeny termékekre vonatkoznak, mint például az élelmiszeriparban a por alakú termékek szárítása vagy kezelése.
A vízgőz adszorpciója
A levegő gázok keveréke. Ezen gázok egyike a vízgőz. A levegőben elférhető vízgőz mennyisége azonban korlátozott. Minél melegebb a levegő, annál több vízgőzt tartalmazhat. A relatív páratartalom azt jelzi, hogy a maximális víztartalom hány százaléka van a technológiai levegőben. Mivel a maximális víztartalom a hőmérséklet növekedésével nő, a relatív páratartalom a hőmérséklet növekedésével csökken és fordítva.
A harmatpont hőmérséklete az a hőmérséklet, amelynél a levegő telített a maximális vízgőztartalommal a technológiai levegőben - 100% relatív páratartalom. A vízgőz kondenzálása érdekében állandó hőmérsékleten a hőmérsékletet kell alá csökkenteni. A harmatpont hőmérséklete tehát az aktuális hőmérséklettől független változó.
A levegő abszolút nedvességtartalma gramm vízgőz/köbméterben kiszámítható a hőmérséklet és a relatív páratartalom vagy a harmatpont hőmérséklete alapján is.
A nagyon aktív higroszkópos, azaz fizikailag vizet megkötő technikai adszorbensek, például szilikagél (szilikagél, SiO2), zeolitok és technikai molekulasziták szolgálnak technikai adszorbensként. De vannak más kevésbé gyakori szárítószerek is, amelyeket a szárítandó gáz alkalmazásától és tulajdonságaitól függően más területeken használnak: kalcium-szulfát, kálium-karbonát és alumínium-oxid. Ezeket azonban viszonylag nehéz regenerálni.
Mivel a szilikagél jó fizikai és kémiai reverzibilis tulajdonságokkal rendelkezik a vízmolekuláknak a technológiai levegőből történő extrakciós képessége és a hővel történő regenerálódás képessége (deszorpció) szempontjából, ezt a változatot általában hatékonyan és céltudatosan használják az egész élelmiszeriparban.
A technológiai levegő szárítása és szűrése
4. ábra: ULT Dry-Tec® moduláris koncepció Az ULT AG ULT Dry-Tec® rendszere nemrégiben megoldás lett a rendkívül száraz folyamatlevegőhöz. Az innovatív moduláris rendszerkoncepció lehetővé teszi a -65 ° C (Tp) harmatpont hőmérséklet elérését.
Az ULT Dry-Tec® termékmodul-sorozat a következő összetevőket tartalmazza: Az ULT Dry-Tec® szorpciós modul, amelyet a rendszeren belüli adszorpcióhoz és deszorpcióhoz használnak, valamint az ULT Cool-Tec ™ V előhűtő modul és az ULT Cool-Tec ™ N utóhűtő modul Az elő- és utóhűtő modulok opcionálisan felszerelhetők a megfelelő szűrőosztályok különböző szűrőelemeivel (G, M vagy F vagy H is). Ez azt jelenti, hogy a teljes szárítási folyamat eléri az előírt alacsony relatív páratartalmat (r. F.), és a technológiai levegő áramlása a moduláris rendszer be- vagy kimeneténél is szinte részecskéktől mentes marad.
A szárító modulok belsejében optimalizált légáramlás-koncepció lehetővé teszi a hatékony működést rendkívül alacsony belső nyomásveszteség mellett.
A moduláris párátlanítási koncepció vezérelhető ventilátorokat is tartalmaz a folyamatlevegő és a regeneráló levegőáramlás számára. A regenerációs térfogatáram deszorpciós áramkörében integrált hővisszanyerés választható.
A teljes koncepció a fent említett rotációs szorpciós folyamaton alapszik. A lassan forgó méhsejt alakú strukturált szorpciós rotort a szorpciós kerék teljes felületén erősen aktivált speciális szilikagél anyag keverékkel vonják be. Egyéb speciális adszorpciós anyag-keverékek állnak rendelkezésre, például rendkívül alacsony harmatpont hőmérséklet esetén.
Dipl.-Ing. Frank Schimmelmann, a Löbau-i ULT AG technológiai légszárításának osztályvezetője