Universitatea “Politehnica” Bucuresti

Facultatea de Chimie Aplicata si Stiinta Materialelor

REFRAT

Metode moderne de uscare – uscare prin atomizare

Student:

Master CA An I

Bucuresti 2010

1

CUPRINS

I Introducere.....................................................................................................- 3 -

II Uscarea prin atomizare (pulverizare)...........................................................- 3 -

II 1. Avantajele uscarii prin pulverizare.......................................................- 5 -

III Variante ale uscarii prin pulverizare...........................................................- 6 -

IV Produse ce se pot usca prin atomizare........................................................- 6 -

IV 1. Uscarea laptelui...................................................................................- 6 -

IV 2. Uscarea extractului de cafea................................................................- 7 -

IV 3. Alte produse.........................................................................................- 7 -

V Concluzie......................................................................................................- 8 -

I. Introducere

Uscarea este o operatie care consta in eliminarea apei sau a altui lichid dintr-un

produs. Produsul final obtinut in urma uscarii este o substanta solida.

Uscarea se deosebeşte de deshidratare prin lipsa de reglare a temperaturii, umiditatii

relative si miscarii aerului, scop in care se foloseste si expresia de uscare naturala, spre

deosebire de deshidratare, care este o uscare artificiala.

Diferenta dintre uscarea naturala si cea artificiala consta in natura energiei termice

folosite si anume energie solara (uscare naturala) şi energia rezultata din arderea unui

combustibil oarecare (uscare artificiala sau deshidratare) şi viteza cu care se indepartează

excesul de apa din materia prima respectiva. 1

II. Uscarea prin atomizare (pulverizare)

Este unul din procedeele preferate pentru uscarea produselor usor alterabile , cum sunt

unele solutii extractive care nu pot fi uscate cu sisteme comune fara a suferi modificari mai

mult sau mai putin profunde.

Acest sistem este bazat pe dispersia lichidului sub forma de mici picaturi si o uscare

rapida a acestora cu ajutorul unui curent de aer cald. Pulverizarea fina a lichidului are drept

scop marirea suprafetei de contact cu aerul cald care constitue agentul de uscare.

2

Fig. 1. Componentele

unui uscător prin

pulverizare cu reciclare

pulbere fină:

A-ventilator; B-filtru de

aer; C-încălzitor de aer;

D-camera (turn) de

uscare;E-pompă de alimentare; F-tanc de alimentare; G-atomizor; H-valvă rotativă; I-

transportor pentru produsul pulbere; J-conductă pentru evacuare aer din camera de uscare;

K-separator aer/pulbere (ciclon); L-ventilator eliminare aer; M-valvă rotativă; N-linie

pentru reciclare pulbere fină

Componentele principale ale unei instalatii de uscare prin pulverizare (fig. 1) la

temperatura ridicata sunt urmatoarele:

Componenta de incalzire a aerului necesar uscarii – baterii de incalzire – unde aerul

este incalzit cu abur sau gaze de aerare. Pentru uscare pot fi folosite si direct gazele de ardere,

ceea ce imbunatateste eficienta termica a uscatorului, dar exista pericolul contaminarii

produsului cu compusii nitraţi/nitriţi precum si cu N-nitrozodimetilamină;

Componenta de pulverizare a lichidului in picaturi fine, picaturile mari conducand la

uscarea neuniforma, cu posibilitatea de lipire a produsului pulbere pe peretii camerei de

uscare. Marimea picaturilor lichide determina densitatea produsului finit si proprietatea de

reconstituire.

Componenta de pulverizare poate fi de tipul (fig. 2):

dispozitiv centrifugal sau rotativ

duze de pulverizare sub presiune

pulverizatoare pneumatice (pentru cele doua fluide)

3

Fig. 2. Dispozitive de pulverizare

A - dispozitive centrifugale: a-cu canale circulare în secţiune; b-cu canale

rectangulare în secţiune; c-cu canale ovale în secţiune; B - dispozitiv de pulverizare sub

presiune de lichid; C - dispozitiv de pulverizare cu două fluide sub presiune: 1-intrare lichid;

2-intrare aer

Componenta in care se realizeaza uscarea – camera sau turnul de uscare – care se

poate prezenta in trei variante, in functie de modul de alimentare cu lichid si cu agent de

uscare: cu functionare in echicurent, contracurent si curgere mixta.

Camera (turnul) care functioneaza in echicurent se utilizeaza pentru produsele

termosensibile care au tendinta de lipire a particulelor solide pe peretii uscatorului.

Camera (turnul) care functioneaza in contracurent se utilizeaza pentru produsele care

nu sunt sensibile la caldura.

Camera (turnul) care functioneaza in curent mixt prezinta riscul de deteriorare a

produsului pulbere mai mare in comparatie cu precedentele.

Compartimentul de evacuare produs si aer din turnul de uscare. Pentru evacuarea

produsului din turnurile cu fund tronconic cu inclinatie mica se foloseste un dispozitiv cu

palete care conduce produsul in orificiul de evacuare si de aici acesta, impreună cu aerul uzat,

ajunge la bateria de cicloane.

In cazul turnului de uscare cu fund tronconic cu inclinatie mare, produsul se

evacueaza pe la partea inferioara a turnului si este transportat pneumatic la un ciclon de

separare produs/aer. Aerul uzat se evacueaza printr-o conducta aflata in partea tronconica a

4

turnului de uscare, care se continua in interiorul turnului pana in ax si realizeaza aspiratia de

jos in sus. Intrucât aerul antreneaza 10-20% din produs, recuperarea pulberii antrenate se

face, de regula, intr-o baterie de cicloane.

La uscarea produselor lichide cu continut mare de glucide si lipide, exista tendinta ca

pulberile uscate, inca in stare calda, sa se lipeasca de peretii interiori ai turnului.

II 1. Avantajele uscarii prin pulverizare

uscarea se face în aer, de regulă într-o singură fază de prelucrare;

uscarea are loc la temperaturi joase, chiar dacă aerul folosit are temperaturi mari (>

1000C);

pulverizarea realizează o suprafaţă mare de evaporare, care duce la un contact mai

intim intre agentul de uscare şi produs şi, în cosencinţă, uscarea picăturilor are loc

într-un timp foarte scurt;

în faza finalăa uscării, temperaturaparticolelor solide este aproximativ aceiaşi cu a

mesei de aer umed, aşa că se evită supraîncălzirea şi, deci, nu se modifică prea mult

caracteristicile iniţiale ale produsului;

produsul rezultat este sub formă de pulbere aproape omogenă, deci nu mai necesită

altă operaţie de mărunţire;

instalaţiile pot fi compet automatizate.

III. Variante ale uscarii prin pulverizare

uscarea prin pulverizare de spuma (Foam-Spray Drying), care este o varianta a

uscarii clasice de uscare prin pulverizare, modificarea constand in montarea pe

conducta de alimentare cu produs lichid a uscatorului (intre pompa si atomizor) a unui

dispozitiv de injectare cu azot sau dioxid de carbon. Gazul comprimat injectat

conduce la dilatarea picaturilor lichide pulverizate in uscator, consecinţa fiind

scaderea densitatii si cresterea suprafetei de contact cu aerul. Particulele, sub forma de

spuma, sunt uscate si transformate, intr-o pudra care nu are tendinta de lipire la peretii

turnului. Pulberea se reconstituie usor, nefiind necesara instantizarea.

uscarea prin pulverizare in aer la temperatura ambianta (procedeul Birs). In cazul

tehnicii de uscare Birs, aerul pentru uscare la intrare are temperatura de -350C si un

continut de umiditate de 2-3%, iar la iesire continutul de umiditate este de 85-90%.

Uscarea are loc în contracurent, produsul fiind pulverizat la partea superioara a

turnului iar aerul pe la partea inferioara, dupa ce, in prealabil, a fost uscat intr-o

instalatie anexa. Produsele ce se usuca pot fi de natura vegetala (cafea, ceai, cartof,

5

tomate) sau animala (lapte, frisca, iaurt, unt) sub forma lichida sau semilichida

(solutii, suspensii, piureuri). Produsele finite au o mare capacitate de reconstituire si o

calitate nutritiva exceptionala. Instalatia de uscare este prevazuta cu perii rotative

pentru curatarea suprafetei interioare a turnului, precum si ajutaje pentru spalarea cu

apa sub presiune (50-60 at). 2

IV. Produse ce se pot usca prin atomizare

IV 1. Uscarea laptelui

Se poate realiza prin doua procedee:

procedeul de uscare in pelicula;

procedeul de uscare prin pulverizare.

Procedeul de uscare in pelicula (pe valturi) consta in incalzirea la presiune

atmosferica a unei pelicule subtiri de lapte timp de 2-3 secunde, pe o suprafata metalica

incalzita cu abur la temperatura de 115-1400C. Temperatura peretelui metalic, care intra in

contact cu laptele, se gaseste deasupra punctului de fierbere al acestuia la presiunea

atmosferica.Laptele praf obtinut prin aceasta metoda prezinta o solubilitate scazuta, care in

cel mai bun caz nu depaseste 85%.

Procedeul de uscare prin pulverizare (atomizare) este cel mai modern. Principiul de

baza al acestui procedeu consta in pulverizarea laptelui in picaturi foarte fine (sub forma de

ceata) intr-o camera speciala de uscare, in care se introduce un curent de aer fierbinte (140-

1700C) si tunelul de uscare si a suprafetei mari de contact, laptele se usuca aproape

instantaneu si se transforma intr-un praf fin, care este ulterior separat de aer. Deoarece

evaporarea apei are loc atat de repede, temperatura in picaturile de lapte nu depaseste valorile

teoretice de 49 - 540C.

Avantajele principale ale acestui procedeu de uscare, comparativ cu cel pe valturi,

constau in obtinerea unui lapte praf cu proprietati calitativ superioare si in special cu un grad

ridicat de solubilitate, peste 99%. Procedeul a capatat o extindere foarte mare, fiind aplicat in

mod curent in industria laptelui din tara noastra. 3

IV 2. Uscarea extractului de cafea

Extractul de cafea este supus deshidratarii, prin diferite procedee tehnologice:

uscare sub vid sau pe cilindri;

uscare prin pulverizare sau atomizare

Uscare prin pulverizare (atomizare) prin acest sistem de deshidratare extractul lichid

de cafea este pulverizat foarte fin sub forma de ceata prin conducte cu duze foarte fine

6

amplasate la partea laterala a unei coloane din otel inoxidabil, de forma conica. Prin partea

superioara a acestei coloane se introduce aer cald uscat, care intalnind in drumul sau extractul

de cafea il deshidrateaza instantaneu, iar concomitent, aerul umed este evacuat fortat prin

cealalta parte laterala a acestei coloane conice, in urma deshidratarii instantanee a extractului

de cafea, se obtine prin cadere libera cafeaua solubila sub forma de pudra. Aceasta este

aspirata mai departe pe la partea inferioara a acestui rezervor si este apoi ambalata sub vid, in

flacoane din sticla, cutii din tabla de aluminiu (vernisate in interior) sau in pungi din mase

plastice metalizate in interior si inchise prin sudare la cald. 4

IV 3. Alte produse

ceaiul, in cazul in care frunzele uscate de ceai se extrag cu apa calda, extractul avand

3-5% s.u. Acest extract se concentreaza intr-un concentrator cu vid, aroma recuperata

fiind adaugata la concentrat inainte de uscare. Aerul, la ieşire din uscator, trebuie sa

aiba o temperatura mai mica decat la uscarea laptelui;

vegetalele intregi si sucurile de vegetale, care pot fi uscate prin pulverizare dupa

pregatirea preliminara corespunzatoare. De exemplu, in cazul tomatelor, se maruntesc

la cald, pulpa omogenizata fiind concentrata la 26-48% sub vid. In produsul lichid se

adaugă aditivi care sa impiedice lipirea produsului pulbere de peretii turnului de

uscare. Uscatorul are partea cilindrica scurta si partea terminala tronconica. Uscatorul,

in totalitate, este racit in manta. Dispozitivul de pulverizare este de tip atomizor

centrifugal. Pulberea este racita in continuare intr-un vibro-fluidizator;

fructele (citrice, banane, mere, pere, capsuni, caise, piersici), care sunt pregatite sub

forma de omogenate foarte fine cu adaos de aditivi ce favorizeaza curgerea si

impiedica lipirea de peretii uscatorului, iar in produsul finit impiedica aglomerarea.2

V. Concluzie

Motivul principal al uscarii alimentelor este extinderea duratei de pastrare a acestora.

Prin reducerea umiditatii se reduce si activitatea apei la acel nivel la care se inhiba creşterea

microorganismelor daunatoare. De asemenea, se reduce corespunzator si activitatea

enzimatica si viteza de producere a unor reactii nedorite. Pentru a menţine scazuta activitatea

apei este necesara si impachetarea corespunzatoare a alimentelor uscate. In acelasi timp prin

uscare se reduce si masa produsului, ca si volumul acestuia. Aceste aspecte pot contribui in

mod esenţial la reducerea costurilor de tranport si de depozitare si in unele cazuri si a

costurilor de impachetare.

7

Bibliografie

1. library.usmf.md

2. C. Banu „Tratat de industrie alimentara. Probleme generale”, Editura

Asab, Bucuresti, 2008

3. http://facultate.regielive.ro/proiecte/industria_alimentara/lapte_praf

4. http://facultate.regielive.ro/proiecte/industria_alimentara/

aplicatii_ale_osmozei_inverse_pentru_extractele_de_cafea_cu_recuperar

ea_potentiala_a_aromei

8