Dominik Mierzwa

„Efektywność suszenia hybrydowego materiałów biologicznych”
Dominik Mierzwa
Stypendysta projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za
strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki.
Suszenie jest jedną z najstarszych i wciąż najczęściej stosowanych naturalnych
metod konserwacji świeżo zebranych materiałów biologicznych, takich jak: warzywa, owoce,
zboża, herbata, kawa, zioła itp. Głównym celem tego procesu jest obniżenie zawartości
wilgoci, co pozwala na zahamowanie niekorzystnych procesów powodujących ich destrukcję
i gnicie. Utrwalone przez suszenie produkty biologiczne mogą być dłużej przechowywane
oraz łatwiej transportowane na większe odległości, bez obawy o utratę ich jakości i trwałości.
Obecnie najczęściej stosowaną w przemyśle spożywczym metodą suszenia jest
technika konwekcyjna wykorzystująca gorące powietrze jako czynnik suszący. Technika ta,
choć prosta w realizacji i nie wymagająca dużych nakładów inwestycyjno-eksploatacyjnych,
ma jednak wiele wad. Do niekorzystnych cech tej metody suszenia zaliczyć należy przede
wszystkim: czaso- i energochłoność procesu oraz jego negatywny wpływ na jakość
otrzymywanych produktów. Długi czas suszenia w stosunkowo wysokiej, jak dla materiałów
biologicznych, temperaturze wywołuje m.in.: skurcz, odkształcenia, utwardzenie powierzchni,
utratę barwy, zapachu i istotnych dla człowieka związków np. witamin, minerałów,
przeciwutleniaczy. Dla surowców termolabilnych1, takich jak warzywa czy owoce, jest to
bardzo istotny problem, ponieważ od przetworzonego produktu wymaga się, aby w
maksymalnym stopniu zachował swoje pierwotne właściwości sensoryczne (wygląd, barwę,
kształt, zapach, teksturę) i funkcyjne (zawartość witamin, minerałów, przeciwutleniaczy itd.).
Produkt nieatrakcyjny dla klienta traci swoją wartość rynkową i staje się bezużytecznym
odpadem.
Z drugiej jednak strony jakość materiału nie może być w dzisiejszych czasach
jedynym czynnikiem branym pod uwagę przy ocenie efektywności i opłacalności procesów
produkcyjnych. W obliczu wzrostu cen energii elektrycznej oraz rosnącego zanieczyszczenia
środowiska niezwykle istotne jest aby minimalizować zużycie energii we wszystkich
1
wrażliwych na wysoką temperaturę
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
sektorach przemysłu. Od nowych technologii wymaga się obecnie skrajnie niskiego
zapotrzebowania energetycznego i stosowania energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych.
Problemy te, w szczególny sposób dotyczą procesów suszenia, które obok destylacji są
jedną z najbardziej energochłonnych operacji jednostkowych stosowanych w przemyśle.
Szacuje się, że proces ten pochłania od 10% (Wielka Brytania, Francja, USA, Kanada), do
nawet 25% (Dania, Niemcy) całkowitej energii zużywanej w przemyśle. Niezbędna jest więc
optymalizacja
i
reorganizacja
istniejących
oraz
projektowanie
nowych
instalacji
suszarniczych, bardziej efektywnych energetycznie, o zdywersyfikowanej strukturze źródeł
energii.
W obliczu wszystkich tych problemów, praca nad projektowaniem i optymalizacją
procesów suszenia jest całkowicie uzasadniona. Na całym świecie poszukuje się nowych,
alternatywnych metod suszenia, mniej czaso- oraz energochłonnych, pozwalających na
zachowanie najwyższej jakości otrzymanych produktów. Hybrydowa technika suszenia,
stanowiąca przedmiot niniejszej pracy doktorskiej, jest interesującym i nowatorskim
rozwiązaniem, mogącym z powodzeniem znaleźć zastosowanie w wielu procesach
przetwórczych i produkcyjnych. Jest ona stosunkowo nową i intensywnie rozwijaną w
ostatnich latach metodą suszenia, polegającą na połączeniu w jeden złożony proces kilku
prostych technik, na przykład: konwekcyjnej, mikrofalowej, sublimacyjnej, promiennikowej itp.
Oparta na wiedzy teoretycznej i doświadczalnej integracja różnych metod suszenia pozwala
na eliminację wad i wykorzystanie zalet łączonych technik. Efekt synergistyczny takiego
działania objawia się najczęściej poprzez poprawę jakości otrzymywanych produktów,
skrócenie czasu suszenia oraz zmniejszenie zużycia energii elektrycznej. Ponadto, dzięki
stworzonemu na potrzeby pracy doktorskiej modelowi matematycznemu, możliwa jest
optymalizacja, opracowanych na podstawie badań doświadczalnych, programów suszenia
hybrydowego, z wykorzystaniem symulacji komputerowej.
Wymienione powyżej pozytywne cechy opracowywanej nowej technologii suszenia
pozwolą potencjalnym inwestorom z Wielkopolski na:
obniżenie kosztów produkcji poprzez skrócenie czasu procesu suszenia oraz
zmniejszenie zużycia energii elektrycznej;
poprawę jakości oferowanych produktów, bądź zachowanie dotychczasowej jakości
przy niższym nakładzie energii, czasu i środków;
wzrost wydajności produkcyjnej oraz sprzedaży.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego