Aj sušenie je veda

Sušenie je významný technologický proces, pri ktorom sa vlhkosť poľnohospodárskych plodín upravuje tak, aby sa mohli dlhodobo skladovať. V najbližších číslach Quarku sa dozviete o genéze vývoja novej vákuovej sušiarne na sušenie biologických materiálov z dielne inovátorov zo Strojníckej fakulty STU v Bratislave.

Komplexný proces vývoja novo navrhovanej vákuovej sušiarne pre sušenie biologických, poľnohospodárskych plodín pozostáva z niekoľkých logicky nadväzujúcich etáp výskumu a vývoja. Okrem dôkladného poznania procesu sušenia je dôležité na začiatku spracovať analýzu existujúcich sušiacich zariadení na trhu, ako aj analýzu súčasných technológií sušenia poľnohospodárskych plodín vrátane požiadaviek kladených na známe technológie. Naším cieľom bolo porovnanie sušiarní z pohľadu ich výkonnostného parametra – teda množstva energie potrebného na odparenie jedného kilogramu vody. Pri analýze procesu sušenia sme venovali pozornosť predovšetkým požiadavkám kladeným na sušený materiál, čiže na parametre plodiny pred sušením a po ňom. Po prvotných analýzach sme navrhli skúšobné laboratórne zariadenie, na ktorom sme vykonali experimenty na overenie princípu vákuového sušenia. Na základe výsledkov sme navrhli konštrukciu modelu zariadenia s vyšším sušiacim výkonom.

Dôležitosť vody

Modulárna konštrukcia sušiarní, ilustrácia archív autorov

Poľnohospodárske plodiny sú vo väčšine prípadov biologické suroviny, ktoré majú vo svojej štruktúre a zložení koloidné kapilárno-pórovité látky. Obsahujú veľké množstvo mikroskopických pórov, mikrokapilár a makrokapilár, v ktorých sa nachádza voda schopná prechádzať z vnútorných častí na povrch a naopak.
Voda má pre všetky životné pochody biologického materiálu mimoriadny význam. Udržiava sa nielen na povrchu a v kapilárach, ale aj vnútri buniek. Znižovaním obsahu vody sa vytvárajú podmienky, pri ktorých sa biologická činnosť v surovine minimalizuje, čo umožňuje jej dlhodobé konzervovanie.
Pritom je potrebné dbať na to, aby sa zachovali úžitkové vlastnosti surovín. Vlhkosť je totiž nositeľom metabolizmu a látkovej výmeny s okolím. To znamená, že napríklad pri osivovom materiáli sa musí zachovať klíčivosť, pri ostatných zasa niektoré skupiny bielkovín, sacharidov, tukov, vitamínov a fermentov. Tie určujú kvalitu daného materiálu, resp. zlepšujú niektoré vlastnosti, ktoré sú dôležité pre jeho následné spracovanie na potraviny, krmoviny a prípadné priemyselné spracovanie.

Proces a spôsoby sušenia

Pod pojmom sušenie rozumieme fyzikálny proces, pri ktorom sa účinkom tepla znižuje obsah vlhkosti v látkach buď vyparovaním, odparovaním, alebo sublimáciou bez zmeny chemického zloženia sušenej suroviny. Znižovanie vlhkosti iným spôsobom ako tepelným (napr. mechanickým alebo chemickým) sa nepovažuje za sušenie.
Vlhkosť materiálu, ktorú sušením znižujeme, je definovaná ako obsah kvapaliny v kvapalnom, tuhom alebo plynom skupenstve (napr. vody, organických riedidiel) viazanej v materiáli inak ako chemicky. Poznáme absolútnu a relatívnu vlhkosť, pričom absolútna vlhkosť je obsah vlhkosti v materiáli vyjadrený ako podiel hmotnosti vlhkosti (MV) k hmotnosti sušiny (MS) a relatívna vlhkosť je obsah vlhkosti v materiáli ako percentuálny podiel hmotnosti vlhkosti (MV) k hmotnosti vlhkého materiálu (MM).
Rozlišujeme dva základné spôsoby sušenia. Ide o prirodzené sušenie, teda sušenie na vzduchu, pri ktorom okolie poskytuje potrebné teplo v závislosti od atmosférických podmienok. Umelé sušenie je zasa proces, pri ktorom je teplo privádzané z externého zdroja.

Pokračovanie článku si môžete prečítať v časopise Quark 1/2022. Ak chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov, prihláste sa. Ak ešte nie ste naším predplatiteľom, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.

Iveta Čačková, Viliam Čačko, Ľubomír Šooš
Strojnícka fakulta STU v Bratislave
Foto Pixabay
Príspevok vznikol v rámci projektu Výskum termických pochodov v procese znižovania vlhkosti organických materiálov, podporovaného Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky.

Komentáre