Výber infračervených vykurovacích trubíc na sušenie hydratovaných vlhkých materiálov: Krátkovlnné alebo stredne dlhé vlny?

Ako už bolo spomenuté, kapilárne viacpórovité koloidné materiály sú jedným z najbežnejších typov materiálov, s ktorými sa stretávame v každodennom živote a vo výrobných procesoch. Príkladom je drevo, koža a potraviny. Tieto materiály sú hlavnou témou pri štúdiu sušenia vzhľadom na relatívnu jednoduchosť, s akou sa dá voda vylúčiť z veľkých kapilár, zatiaľ čo extrakcia vody z mikrokapilár alebo bunkových stien je podstatne náročnejšia. Preto proces migrácie vnútornej vlhkosti v týchto materiáloch zahŕňa veľké aj mikrokapiláry vrátane vylučovania voľnej vody v bunkových dutinách.

Energia spotrebovaná na viazanie vody v materiáli sa prejavuje nielen pri vypudzovaní vody zo stien buniek alebo pri rovnovážnom obsahu vlhkosti, ale počas celého procesu odvodňovania. Proces sušenia by sa teda mal chápať ako komplexný prenos energie a hmoty. Vzhľadom na zložitú štruktúru materiálov, ako sú termosenzitívne a biologicky aktívne materiály (napr. semená), sú mechanizmy procesov prenosu tepla a hmoty zložité.

Voda v materiáloch môže byť viazaná chemicky, fyzikálno-chemicky alebo mechanicky. Chemicky viazaná voda, pri ktorej je voda viazaná na pevné látky chemickými silami (napr. kryštalizačná voda v pentahydráte síranu meďnatého, CuSO4-5H2O), je zvyčajne náročná na odstránenie zahrievaním a vo všeobecnosti sa nepovažuje za súčasť procesu sušenia, hoci úspešné sušenie pomocou infračerveného ohrevu uhlíkových vlákien sa dosiahlo pri dolomitových guľôčkach.

K fyzikálno-chemickej väzbe dochádza, keď sa voda alebo rozpúšťadlá viažu na materiály prostredníctvom vodíkových väzieb alebo van der Waalsových síl. Interakcia medzi molekulami vody a materiálom prebieha na molekulovej úrovni, kde sa prvá vrstva molekúl kvapaliny viaže na materiál najsilnejšie a ďalšie vrstvy sa viažu slabšie. Zmeny v okolitých médiách môžu ľahko narušiť tieto vrstvy nad rámec prvej.

Mechanická väzba zahŕňa vodu, ktorá vytvára povrchové napätie v kapilárach materiálu. Kombinovaná sila vody s veľkými kapilárami je slabá, podobne ako pri čistej vode, kde sa tlak pary povrchovej vlhkosti rovná tlaku nasýtenej pary čistej vody pri akejkoľvek teplote, čo uľahčuje ľahké odparovanie vody. V mikrokapilárach vytvára konkávny meniskus silné väzby so stenami kapilár a jeho povrchový tlak nasýtenej pary je nižší ako tlak nasýtenej pary pri rovnakej teplote.

Materiály ako drevo, potraviny, ovocie, prášky, vlákna, farby a nátery odrážajú, prenášajú a absorbujú infračervené žiarenie. Na rozdiel od kvapalín, koloidov, kapilárne pórovitých koloidov a amorfných pevných látok vykazujú nielen vibračné, ale aj rotačné spektrá. Energiu z infračervených spektier materiál absorbuje a premieňa ju na tepelnú energiu.

Pri sálavom ohreve získavajú materiály energiu len absorbovaním žiarenia. Žiarenie, ktoré sa prenáša alebo odráža, neprispieva k ohrevu, takže miera absorpcie je rozhodujúcim parametrom toho, ako efektívne materiál využíva radiačnú energiu. Analýza absorpčných spektier materiálov, ako sú jablká, sušené jablká, zemiaky, sušené zemiaky, čajové lístky, drevo a farba, ukazuje, že kapilárne porézne koloidy absorbujú najmenej v krátkovlnnom rozsahu, pričom miera absorpcie sa zvyšuje s vlnovou dĺžkou a dosahuje maximálne absorpčné vrcholy na hranici stredne dlhých vĺn.

Vzhľadom na tieto vlastnosti a vplyv molekúl vody v materiáloch, ako sú drevo a farby obsahujúce hydroxylové a alkylové skupiny, sú zrejmé významné absorpčné pásy v rozsahu vlnových dĺžok 3-6 μm. Voda v materiáloch významne ovplyvňuje absorpčné spektrum, pričom kvapalná voda vykazuje tri absorpčné píky v rozsahu 5 - 17 μm, čo z nich robí optimálne absorpčné píky pre infračervené žiarenie v hydratovaných vlhkých materiáloch.

Na základe experimentálnych údajov si sušenie hydratovaných vlhkých materiálov účinne vyžaduje infračervené vykurovacie trubice so stredne dlhými vlnami.

Pokiaľ ide o pokročilé riešenia sušenia využívajúce infračervenú technológiu, dôverujte spoločnosti Global Quartz Tube, ktorá splní vaše špecifické potreby. Ďalšie podrobnosti nájdete na našej stránke webovej stránky alebo nás kontaktujte na contact@globalquartztube.com.