การทำแห้ง

วัตถุประสงค์

รักษากิจกรรมของเอนไซม์

ตัวละลายราคาแพงวนกลับมาใช้ได้

ป้องกันการไวต่อปฏิกิริยาเคมี

ป้องกันการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ

ป้องกันการเสื่อมระหว่างเก็บรักษา

ลดน้ำหนักและปริมาณ

ง่ายต่อการขนส่ง

ลดต้นทุนการเก็บรักษา

น้ำ

น้ำอิสระ

อยู่ระหว่างช่องว่างของเซล์

ความหนืด

เซลล์หนาแน่น

ความจุความร้อน

ความดันไออิสระ

ใกล้เคียงกับความดันไอน้ำทั้งหมด

ขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุ

เหมือนน้ำส่วนใหญ่

เคลื่อนที่ไปผิวหน้า

ด้วยแรงแคปปิลารี่

น้ำยึดเกาะ

วัตถุที่มีน้ำยึดเกาะ

เรียกว่า hycroscopic

มีการดูดซับน้ำและอุ้มน้ำในตัว

มากน้อยขึ้นอยู่กับความชื้นสัมพันธ์ของอากาศ

ความชื้นสัมพัทธ์มาก= ความชื้นสารชีวภาพมาก

เคลื่อนที่ยาก

ความร้อนการระเหยสูง

ความดันไอต่ำกว่าน้ำอิสระ

ขึ้นอยู่กับ

การถ่ายเทความร้อนและการถ่ายเทมวล

การถ่ายเทความร้อน

1.การนำความร้อน

จากการสัมผัส

2.การพาความร้อน

ลมร้อนที่สัมผัสกับผิว

3.การแผ่รังสี

ลมร้อนพื้นผิวที่ร้อน

4.ความร้อนจากกระแสไฟฟ้า/ไมโครเวหสนามไฟฟ้าควมาถี่สูง

ความร้อนวัตถุเปียก

รูปแบบ

1.ผิวหน้าสัมผัสความร้อน

2.ลมร้อน

พา

3.แผ่รังสีจากไมโครเวฟหรือแหล่งไฟฟ้า

นำ

4.แช่เยือกแข็ง

ของเหลว>>>ของแข็ง>>>(ระเหิด)ไอ

เครื่องมือ

ความไวต่อการทำแห้ง

บางชนิดสายง่ายไม่คงตัว

เลือกใช้ามควมาเหมาะสม

1.แบบถาดแห้ง (tray dryer)

การพาความร้อน

บังคับให้หมุนเวียน

แนวขนานชั้นถาด/แนวดิ่งที่อากาศทะลุชั้นถาด

*อบอาหารแห้ง(ขนมปัง)

2.แบบลูกกลิ้งทรงกระบอก (Drum Dryer)

ป้อนสารละลายเข้มข้น

แผ่กระจายเป็นฟิล์มบางๆ

การนำความร้อน

ผิวลูกกลิ้งมีความร้อน

หมุนรอบตัวเองในแนวนอน

ในลูกกลิ้งมีความดันสูญญาอากาศ

product แห้งออกจากลูกกลิ้งโดยใบมีด

มี 2 แบบ

ลูกกลิ้งเดี่ยว

ลูกกลิ้งคู่

ป้อนสาร 3 แบบ

top

dip

splash

ข้อดี

อัตราการระเหยสูง

ต้นทุนเชื้อเพลิงต่ำ

ข้อจำกัด

ใช้กับของเหลวไม่ถูกทำลายด้วยความร้อน

*นมผง ซุปผง อาหารเด็ก*

3.อุโมงค์(tunnel dryer)

แบบต่อเนื่อง

นำเข้าสู่อุโมงค์ลมความร้อนไหล ผ่านทิศทางเดียว/ตรงกันข้าม/ขวางทางกันกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ

*เข็นวัตถุเข้าออกเครื่อง*

4.แบบฟลูออิดไดซ์เบด(fluidized bed dryer)

วัตถุถูกป้อนเข้าเครื่อง

เคลื่อนที่ตลอดเวลา

ใช้ลมร้อนเป็นตัวพาให้แขวนลอย

*วัตถุของแข็งเปียก(เมล็ดพืช เม็ดพลาสติก)*

5.แบบพ่นฝอย(spray dryer)

ใช้กับสารข้น

ฉีดให้กระจายเป็นฝอยๆ

สัมผัสคความร้อน

เพิ่มพื้นที่การพาความร้อน

น้ำระเหยออกเร็ว

ไออกทางช่องลม

ผงแห้งถูกแยกออกโดยระบบไซโคลน

ตกลงขวดหรือภาชนะ

ประกอบด้วย 2 ส่วน

ภาชนะทำแห้ง

ส่วนที่มีการถ่ายเทความร้อนกับละอองฝอยของสารละลาย

หัวฉีด

ทำให้สารเป็นละอองฝอย

มี 2 แบบ

หัวฉีด

ฉีดออกทางูเล็กๆ

จานหมุน

หมุนรอบตัวเอง

6.แบบเยือกแข็ง(freeze drying)

การทำให้แห้งแบบระเหิด

ชื่อเฉพาะคือ Lyophilization

ใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำใช้เวลาททำแห้งนาน

ข้อดี

product เสียหายน้อย

มีรูมากเคลื่อนที่เร็ว

ข้อจำกัด

เครื่องมือราคาแพงสุด

เปลืองเวลา

เปลืองพลังงาน

มี 3 ขั้นตอน

1.การแช่เยือกแข็ง

มี 2 แบบ

แบบเร็ว

น้ำระหว่างเซลล์แข็ง

ผลึกเล็กโครงสร้างไม่เสียหาย

เหมาะกับวัตถุชิ้นเล็ก

แบบช้า

ช่องว่างระหวา่งเซลล์เบียด

เกิดผลึกนาน ขนาดใหญ่

เหมาะกับของเหลว

2.การทำแห้ง ระยะที่1 (primary drying)

การระเหิด

ถ่ายเทความร้อนแฝงให้กับการระเหิดของชั้นผลึกน้ำแข็งระเหยออก

3.การทำแห้ง ระยะที่2 (secondary drying)

ต่อจากระยะที่ 1

อุณหภูมิสูงขึ้น

เพราะถ่ายเทความร้อนแฝงให้น้ำแข็งหมดแล้ว

ความร้อนถ่ายเทสู่ product โดยตรง

Desorption

น้ำที่อยู่ในพันธะสารอื่นๆ

ที่ไม่ตกผลึกไม่แข็งตัวกับน้ำอิสระ

คือ

การลดปริมาณน้ำ

จนถึงปริมาณที่รับได้

กระบวนการสุดท้ายของการทำ product ให้บริสุทธิ์

ปัยจัยที่ส่งผล

ปริมาณน้ำในอากาศ

ความชื้นสัมพัทธ์

อุณหภูมิของอากาศ

กลไก

ปัจจัย

ความชื้น

ความเร็วลม

อุณหภูมิลม

ขั้นตอน

1.เป่าลมร้อน

2.ไอน้ำแพร่ผ่านอากาศ

3.ถูกพาไปกับลม

4.ความดันไอความชื้นเคลื่อนที่สู่อากาศแห้ง

ดเป็นแรงแบบเกรเดียนต์

5.เกิดแรงขับกำจัดน้ำออก

การเคลื่อนที่ของน้ำ

1.การเคลื่อนที่ของเหลว

ด้วยแรงแคปปิลารี่

(วัตถุมีรูพรุน)

2.การแพร่ของเหลว

(ความเข้มข้น)

3.การเคลื่อนที่ถูกดูดซับอยู่ผิวหน้า

4.การแพร่ของไอน้ำ

จากวัตถุ>>>ลมร้อน

การเกิดแรงแบบเกรเดียนต์

ไอน้ำออกจากผิวหน้า

ความชื้นของลมร้อนที่ผิวหน้าของวัตถุสูงขึ้น

ความดันไอเกรเดียนต์ลดลง

ลดอัตราการทำแห้ง

แผ่นฟิล์มอากาศ

มีการถ่ายเทความร้อน

การเคลื่อนที่ของน้ำ

ความเร็วลมต่ำ

แผ่นฟิล์มหนา

อัตราการระเหยลดลง

อัตรากาารทำแห้งน้อยลง

ความมเร็วลมสูง

เพิ่มอัตราการทำแห้ง

อัตราการทำแห้ง

kg/m^2 *h

เกิดได้ 3 ช่วง

1.ปรับสภาวะเบื้องต้น

ได้รับความร้อนสูงประมาณนึง

น้ำระเหยเป็นไอ

อุณหภูมิเริ่มคงที่

2.ช่วงคงที่

น้ำมากเคลื่อนที่ไปผิวหน้าทันน้ำที่ระเหยไป

วัตถุผิวหน้าเปียก

อุณหภููมิคงที่

อัตราคงที่ การระเหย : พื้นที่ : เวลา

จนถึงควมาชื้นที่จุดวิกฤต

*ความร้อนที่ะเอาไปใช้ับการระเหยทั้งหมด*

3.ช่วงอัตราการทำแห้งลดลง

การเคลื่อนที่น้ำผิวหน้าต่ำกว่าการเคลื่อนที่ของน้ำไปอากาศ

อัตราลดลง การระเหย : พื้นที่ : เวลา

ชั้นระเหยจะเลื่อนลงในเนื้อของวัตถุ

อุณหภูมิทางวัตถุจะใกล้ลมร้อน

อุณหภูมิผิวหน้าสูง

ปัจจัยที่ส่งผล

อุณหภูมิของลมร้อน

อุณหภูมิสูง

ขนาดของวัตถุ

ช่วงลช่วงคงที่และช่วงลดอัตราการทำแห้งลดลง

พื้นที่ขนาดเล็ก

ช่วงพื้นที่มีพื้นผิวมาก

อัตราการระเหยน้ำสูง

ช่วงอัตราการทำแห้งลดลง

ความชื้นเคลื่อนที่เร็ว

ส่วนประกอบ/โครงสร้างวัตถุ

ส่งผลต่อการกำจัดน้ำ

วัตถุประกอบด้วยตัวทำละลายสูง

อัตราการเคลื่อนที่น้ำช้าลง (ความหนืด)

ปริมาณวัตถุที่เครื่องทำแห้ง

น้อย=เร็ว

เพิ่มความสามารถในการรับไอน้ำ

มีผลต่อการทำแห้งช่วงคงที่

วัตถุอุณหภูมิสูงขึ้น

มีผลต่อการทำแห้งช่วงลดอัตราการทำแห้ง

ความเร็วลมร้อน

ความเร็วอากาศร้อนสูง=เร็ว

บรรจุ product

อยู่ในภาชนะกันกระแทก

อยูใต้บรรรยากาศดัดแปลง

ไวต่อการเสียหายในสภาวะปกติ