Конвективный способ сушки основан на тепло- и влагообмене (массообмене) между высушиваемым материалом (сырые макаронные изделия, полуфабрикат) и нагретым сушильным воздухом, который обдувает изделия. Процесс сушки заключается в подводе влаги, находящейся внутри изделия, к его поверхности, превращении влаги в пар и удалении пара с поверхности изделия. По такой схеме происходит удаление осмотически связанной влаги. Адсорбционно связанная влага превращается в пар внутри материала и в виде пара перемещается к поверхности.
При сушке макаронных изделий конвективным способом нагретый сушильный воздух выполняет следующие функции:
· отдает материалу энергию (теплоту), необходимую для превращения воды в пар;
· поглощает испаряющийся с поверхности изделий пар;
· отводит от поверхности изделий испарившийся пар.
В связи с этим, чем выше температура воздуха, тем интенсивнее происходит испарение влаги из материала; чем ниже его относительная влажность, тем интенсивнее он будет поглощать испаряющуюся влагу. Кроме того, интенсивность высушивания зависит от скорости движения воздуха над материалом: чем выше скорость воздуха, тем быстрее отводится от материала испарившаяся влага. Следовательно, основными параметрами сушильного воздуха, определяющими скорость высушивания изделий, являются температура, относительная влажность и скорость движения воздуха. Естественно, продолжительность сушки определяется и свойствами материала, в частности плотностью и толщиной заготовок макаронных изделий.
Во время высушивания перемещение влаги из внутренних слоев изделий к наружным происходит под влиянием градиента влажности ∆W, то есть разницы во влажности слоев, возникающей в результате испарения влаги с поверхности изделий и осушения наружных слоев. Градиент влажности направлен к центру высушиваемых изделий, то есть в направлении, противоположном перемещению влаги, и величина его тем больше, чем интенсивнее происходит осушение наружных слоев. Явление перемещения влаги под действием градиента влажности называют влагопроводностью или концентрационной диффузией.
При прогреве высушиваемых изделий возникает также градиент температуры ∆t, под влиянием которого влага стремится переместиться внутрь материала, то есть по направлению теплового потока. Это явление называют термовлагопроводностью или термической диффузией.
В самом начале сушки концентрационная и термическая диффузии направлены в противоположные стороны, и направление движения влаги в изделиях зависит от того, какой из двух видов диффузии преобладает. Однако в силу небольшой толщины сырые макаронные изделия довольно быстро прогреваются, происходит выравнивание температуры слоев, и градиент температуры становится практически равным нулю. Поэтому в дальнейшем процессе сушки макаронных изделий при постоянной температуре сушильного воздуха главная роль принадлежит концентрационной диффузии. При попадании же изделий в менее теплую среду (например, при их охлаждении) перемещение влаги в толще изделий будет идти как за счет влагопроводности, так и вследствие термовлагопроводности.