Кептіру. Кептіру қондырғылары

6.6 Кептіру. Кептіру қондырғылары 
Материалдардан ылғалды буландыру тәсілімен шығару үрдісі кептіру деп 
аталады. Кептіруде материалдарға жылу беріледі және оның нәтижесінде ылғал 
буланады. Кептіру үрдісі металлургия өндірісінде сапасын арттыруда (мысалы, 
минералды заттардың нығыздалуын, ылғалдануын азайту үшін, балқыту үрдісіне 
дайындау үшін) тасымалдарын арзандатуда, өнімді сақтайтын аппараттардың 
коррозиясын азайтуда және т.б. жағдайларда кеңінен қолданылады. 
Кептірілетін материалдар қатты (кесекті, түйіршікті), шлам, кек тәрізді және 
сұйық (ерітінділер, суспензиялар) күйде болуы мүмкін. Кептіру үрдісі күрделі 
диффузиялық үрдіс, оның жылдамдығы ылғалдың кептірілетін материал ішінен 
қоршаған ортаға өтетін диффузия жылдамдығымен анықталады. 
Кептіруде ылғал және жылу материалдың ішінен сыртқы бетіне, сосын оның 
бетінен қоршаған ортаға алмасады. Сондықтан, кептіру үрдісі бір-бірімен тығыз 
байланысты жылу және масса алмасу үрдістерін қамтиды. 
Кептірілетін материалға жылудың беру тәсіліне байланысты кептірудің түрлері 
болады: 
1. Конвективті кептіру- кептірілетін материалмен кептіргіш агенттердің 
(ысытылған ауа, оттық газдар және т.б.) тікелей жанасуы арқылы. 
2. Контактты кептіру - жылу тасымалдағыштан кептірілетін материалға жылу 
қабырға арқылы беріледі. 
3. Радиациялық кептіру - инфрақызыл сәулелердің жылуы арқылы. 
4. Диэлектрикті кептіру – жоғары жиілікті электр тоғының жылуы арқылы. 
5. Сублимациялық кептіру - терең вакуумда тоңазыту күйінде кептіру. 
Соңғы үш тәсіл өндірісте аз кездеседі және оларды кептірудің арнаулы тәсілдері 
деп атайды. 
Кептірілетін материал әр тәсілде де ылғал газбен /көбінесе ауамен тікелей 
жанасады. Конвективті кептіруде ылғал газдың мәні зор. Сондықтан, кептіру үрдісін 
есептеуде ылғал газдың қасиеттерін білу керек. 
Ылғалды газдың негізгі қасиеттеріКонвективті кептіруде кептіргіш агент 
материалға жылу береді және өзімен бірге буланған ылғалды алып кетеді, яғни ол жылу-
және ылғал тасымалдағыш ролін атқарады. Кептірудің басты тәсілдерінде ылғал газ 
(әдетте ауа) ылғал тасымалдағыш ролін атқарады. Ылғал газ құрғақ газбен су буы 
қоспасынан құралады. Оттық газдар және ылғал ауаның физикалық қасиеттерінің 
айырмашылығы тек мөлшері /саны/ бойынша болады. Сондықтан, бұдан былай ылғал 
газ орнына ылғал ауаны қабылдап, оның физикалық қасиеттерін қабылдыаймыз. Ылғал 
төмендегі негізгі қасиеттермен сипатталады: 
1) Абсолюттік ылғалдылық 1 м3 ылғал ауадағы су буының мөлшерімен (кг) 
анықталады. Техникалық есептеулерде ылғал ауа идеалды газдардың заңына бағынады 
деп есептеуге болады. Онда парциалдық қысым Рбу болған су буы газды қоспаның 
құрастырушысы болғандықтан газды қоспа көлемін (1м3) иеленеді. Сондықтан, 
абсолютті ылғалдылық 1м3 будың массасына немесе су буының тығыздығына Рбу 
(кг/м3) тең болады. 
2) Салыстырмалы ылғалдылық немесе ауаның қанығу дәрежесі (φ) берілген 
заттарға (t,p) 1м3 ылғалды ауадағы су буының массасының Рбу осы көлемде 
мүмкіндігінше көп болатын массасына Рблн Рбу (қаныққан бу тығыздығына) 
қатынасына тең: 
φ= 
Рбу / Pқан
; 

Кептіру үрдісінің механизімі ылғалдың материалмен байланысымен анықталады: 
егер бұл байланыс қаншалықты берік болса, кептіру үрдісі соншалықты қиындау өтеді. 
Кептіруде ылғалдың материалмен байланысы бұзылады. П.А. Ребиндер ылғалдың 
материалмен төмендегі байланыс түрлерін ұсынған: химиялық, физикалық-химиялық, 
және физикалық-механикалық.. 
Химиялық баланстағы ылғал материалмен белгілі (стехиометриялық) қатынаста 
берік байланысқан. Ылғалдың мұндай түрін материалды жоғары температураға дейін 
ысыту немесе химиялық реакция арқылы шығару мүмкін емес. 
Кептіру кезінде әдетте физикалық-химиялық және физикалық-механикалық 
байланыстағы ылғал шығарылады. Механикалық байланыстағы ылғал кептіру кезінде 
жеңілдеу шығарылады. Мұндай ылғал макрокапиллярлық (капиллярлардың орташа 
радиусы 10-5 см. үлкен және кіші) болып бөлінеді. Макрокапиллярлардағы ылғалды 
кептіру немесе механикалық тәсілмен оңай шығаруға болады. 
Физика-химиялық байланыстағы ылғал адсорбциялық және осмотикалық болады. 
Адсорбциялық ылғал материал кеуектерінде және оның бетінде берік байланысқан 
болады. Осмотикалық ылғал (ісіну ылғалы деп те аталады) материал клеткаларының 
ішінде осмотикалық күштермен байланысқан болады. Адсорбциялық ылғалды шығару 
үшін осмотикалыққа қарағанда көп энергия қажет. Ылғалдың бұл түрлерін кептіру 
үрдісінде шығару қиындау болады. 
Кептіру үрдісіндегі материалдың ылғалын еркін және байланысқан ылғал деп 
бөледі. Материалдан ылғалдың булану жылдамдығы еркін беттен судың булану 
жылдамдығына тең ылғалды еркін деп атайды. Демек еркін ылғал үшін Рм = Рқан 
болады. 
Байланысқан 
ылғалдың 
булануы 
жылдамдығы 
су 
бетінен 
булану 
жылдамдығынан аз, яғни Рм < Рқан болады. 
Кептіру процесінің кинетикасы. 
Құрғату кезінде ылғал орталықтан периферияға қарай жылжиды. 
Мұндай жылжу диффузиялық процесс, оның қозғаушы күші ылғал 
концентрациясының әртүрлілігі болып табылады. Оның концентрациясының 
әртүрлілігі әсерінен қоныс аударатын ылғалдың мөлшерін теңдеу бойынша 
есептеуге болады 
мұндағы Кв-ылғал өткізгіштік коэффициенті, м2/с; d C/dn — өнімдегі 
ылғал концентрациясының градиенті, кг / м
4
; S — өнімнің жылу көзімен 
жанасу беті, м
2
; τ — процестің ұзақтығы, с. 
Өнімнің ішіндегі ылғалдың қозғалысы температуралық градиенттің 
әсерінен де орын алады. Осы фактордың әсерінен орын ауыстыратын 
ылғалдың мөлшерін анықтауға болатын теңдеу келесі түрге ие: 
мұнда К, - термоылғалөткізгіштік коэффициенті, кг /(м К); dt/dn — 
температура градиенті, К / м. Бұл өнімнің ылғал бетінен қызған кезде 
температура градиентінің әсерінен перифериядан ортаға жылжиды. 

Осылайша, оның концентрациясы мен температуралық градиенттің айырмасы 
болған кезде орны ауыстырылатын ылғалдың жиынтық салмағы 
мұнда W
o6
-диффундирленетін ылғалдың жалпы саны. 
Термоылғалөткізгіштік әсерін азайту үшін, кептіру кезінде өнім 
мүмкіндігінше ұсақтау қажет. 
Өнімді кептіру процесі үш кезеңнен тұрады: кептірілетін объектінің 
ішіндегі ылғалдың оның бетіне қарай жылжуы; бу түзілуі; будың материал 
бетінен қоршаған ортаға жылжуы. Кептіру процесінің кинетикасын және оның 
ағу жылдамдығын анық елестету қисық кептіру мүмкіндік береді (сурет. 4.1) 
және кептіру жылдамдығы (сурет. 4.2). Оларды құру үшін эксперименттік 
және аналитикалық деректер қолданылады. Бұл қисықтарда кептіру 
кезеңдерінен бірнеше басқа мағынасы бар екі негізгі кептіру кезеңі бөлінеді. 
Кептіру сызығы 
Процестің басында өнімді жылыту жүргізіледі және ылғалдың аз ғана 
бөлігі жойылады. 
Кептірудің тұрақты жылдамдығы 4.1) бос ылғалданумен сипатталады; 
бұл ретте материал үстіндегі Бу қысымы сол жағдайларда буланатын таза 
сұйықтық буының қысымына тең. Ішкі қабаттардан түсетін ылғалдың мөлшері 
толығымен буға айналады және материалдың бетінен жойылады.
Кептіру кезеңі сыни ылғалдылықты көрсететін {нүктесіне жеткенде 
басталады. Бұл кезең кептірудің түсу жылдамдығының кезеңі деп аталады. 
Кептіру қисығының нысаны өніммен ылғалдың байланыс түріне, материалдың 
құрылымына, яғни өнімнің ішінде ылғалдың орнын ауыстыру (тасымалдау) 
жағдайларына байланысты. 
өнімдегі ылғалдың болуы. - Сур. 4.2 тік түзу өнімнің қыздыру кезеңі 
болып табылады, ал көлденең кептірудің тұрақты жылдамдығына сәйкес 
келеді. Материалдың сыншыл ылғалдылығын көрсететін ШҚ нүктесінен 
түсетін жылдамдық учаскесі басталады. 

А нүктесі нөлге тең кептіру жылдамдығын білдіреді. Өнімнің 
ылғалдылығы тепе-тең мәнге (Wp) жетеді. 
Кептірудің тұрақты және құлайтын жылдамдығының кезеңдері 
принципті түрде ерекшеленеді. Кептірудің тұрақты жылдамдығы сыртқы 
диффузияға байланысты, яғни өнімнің бетінен ылғалды жою. 
Сур. 4.3. Ұнды пассерлеу қисықтары: 
1-ылғалдылық сызығы; 
2-пассерлеу жылдамдығының сызығы 
Бұл кезеңде ішкі диффузия жылдамдығы кептіру қарқындылығын 
анықтамайды, өйткені өнімнің бетіне орталық қабаттардан ылғал көп 
мөлшерде келіп түседі және осы кезеңде кептіру тиімділігі өнімге жүргізілген 
жылудың мөлшеріне байланысты. 
Ол буланып, оның бетінен барлық ылғалды алып тастау үшін жеткілікті 
болуы керек. 
Кептірудің құлайтын жылдамдығы неғұрлым күрделі, өйткені оның 
ағуы кезінде кептіру қарқындылығы өнімнің ылғалына байланысты ішкі 
диффузиямен анықталады. Кептіру процесіне кептірілетін өнімнің қасиеттері, 
құрамы, өлшемдері және пішіні, сондай-ақ, тұрақты кептіру жылдамдығына 
қарағанда аз мәні бар өнімге тартылған жылу мөлшері айтарлықтай әсер етеді. 
Ұнды пассерлеу, оны кептіру процестерінің кинетикасын және олардың 
ағу жылдамдығын күріш көрсетеді. 4.3, онда Харьков қоғамдық тамақтану 
институтында эксперименталды жолмен алынған ұн ылғалдылығы мен 
процесс жылдамдығының қисық өзгерістері ұсынылған. 
Сурет бойынша ұн ылғалдылығының қисық өзгеруі кептіру қисығымен 
ұқсас, ал пассерлеу процесінің жылдамдығы кептіру жылдамдығы сияқты 
қисықпен сипатталады. 
Дәріс жоспары. 
1. Процестің жалпы сипаттамасы. Тамақ өндірісінде шикізатты, 
өнімдерді кептірудің түрлері мен технологиялық принциптері. 

2. Кептіру теориясының негіздері. Ылғалдын материалдармен байланыс 
түрлері. Конвективті кептіру. Кептірудің кинетика және динамика негіздері.
Кептірудің қисық сызығы және кептіру жылдамдығының қисық сызығы. 
Теориялық кептіру процесі. Кептіру процесін і–d диаграммасында көрінісі. 
3. Кептіргіш қондырғылардың материалдық және жылу балансы. 
Кептіргіш агенттін меншікті мөлшері. Кептіру процесінің варианттары. 
4. Кептіргіштердің жіктелуі. Кептіргіштердің конструкциялары.
Материалдан ылғалды буландыру арқылы шығару процесі кептіру деп 
аталады. Кептіруде материалға жылу беріледі және нәтижесінде ылғал 
буланады. Кептірілетін материалдарға жылуды беру тәсіліне байланысты 
кептірудің төмендегі түрлері болады: