Przy niskiej wilgotności powietrza produkty o właściwościach higroskopijnych będą się kurczyć, wysychać lub psuć, co spowoduje spadek ich jakości, utratę właściwości mechanicznych, mniejszą trwałość i wagę, co za tym idzie wartość sprzedażową. Przeczytaj więcej tutaj.
Wilgotność względna powietrza to kluczowy czynnik w praktycznie każdej branży procesie produkcyjnym, od produkcji żywności, przez obróbkę drewna, po przemysł chemiczny. W takich branżach zarówno surowce, jak i gotowe produkty wykazują się określoną higroskopijnością, co oznacza, że pochłaniają lub oddają wilgoć w zależności od poziomu wilgotności względnej otoczenia.
O materiale zrównoważonym z otaczającą go atmosferą mówi się, że osiągnął stan wilgotności równowagowej (EMC). Taki materiał, jeżeli będzie przechowywany prawidłowo, razem z otaczającym go powietrzem osiągnie wilgotność względną w stanie równowagi (ERH), co będzie oznaczało stabilny stan. Jednak zmiany w temperaturze powietrza i jego wilgotności względnej natychmiast zmieną punkt równowagi, wskazując na konieczność kontrolowania temperatury i wilgotności.
Wysychanie jest bardzo ważnym czynnikiem w procesie dojrzewania i sezonowania produktów – bez kontrolowanego wysuszania mięsa nie byłoby szynki parmeńskiej, a nie wysuszone drewno nie nadawałoby się do budowy.
Ale pomiędzy kontrolowanymi warunkami produkcyjnymi a obniżeniem jakości produktu jest bardzo cienka granica. Jeżeli wilgotność względna. powietrza spadnie poniżej punktu krytycznego, produkty staną się bezużyteczne i będzie trzeba je zutylizować.
Surowce, takie jak drewno, włókno celulozowe (np. papier i tektura), cukry, sole i niektóre związki polimerowe mają właściwości higroskopijne.
Oznacza to, że będą pochłaniać wilgoć z otoczenia i oddawać ją. Jeżeli otaczające je powietrze będzie bardziej suche, materiał higroskopijny straci wilgoć. W efekcie materiał i powietrze dążą do osiągnięcia stanu równowagi wilgotności.
Wilgotność względna w stanie równowagi: materiał w stanie równowagi higroskopijnej nie będzie tracił ani pochłaniał wilgoci z otoczenia. W rezultacie pozostanie stabilny, nie straci na wadze ani wytrzymałości mechanicznej.
W stanie równowagi materiał higroskopijny nie traci ani nie pochłania wilgoci – pozostaje stabilny, nie zmienia wagi ani kształtu. Ilość wody zawarta w produkcie higroskopijnym zależy od wilgotności względnej otaczającego powietrza.
Właściwości higroskopijne materiału są definiowane współczynnikiem rozszerzalności wilgotnościowej – CME (coefficient of moisture expansion).
Na wykresie przedstawiono wartość CME niektórych materiałów:
Źródło: BuildingScience.com
Drewno wychodzące z tartaku może zawierać do 30% wody. Jeżeli wilgotność względna powietrza jest zbyt niska, drewno jako materiał higroskopijny – zacznie intensywnie tracić wilgoć. Można wręcz powiedzieć, że drewno zachowuje się jak gąbka – w razie niskiej wilgotności oddaje wilgoć do powietrza.
Odpowiednia ilość wilgoci zwiększa wytrzymałość drewna. Dobrze wysezonowane drewno osiągnęło punkt równowagi, w którym naturalna higroskopijność drewna jest pod kontrolą, dzięki czemu zachowuje ono swój kształt. Cykl życia drewna konstrukcyjnego, które jest przechowywane w warunkach kontrolowanego klimatu, jest liczony w stuleciach.
Co więcej, sezonowane drewno jest znacznie mniej podatne na degradację z powodu grzybów lub insektów. Innymi słowy – jest biologicznie stabilne. Dlatego właśnie sezonowanie drewna jest kluczowym procesem w każdej branży opartej na wykorzystaniu tego surowca – w produkcji mebli, instrumentów, budownictwie itp,
Jeżeli drewno jest przechowywane w warunkach stałej wilgotności względnej (w.w.), osiągnie stan wilgotności równowagowej (EMC). Pozostanie na tym poziomie wilgotności, póki nie zmieni się temperatura i wilgotność względna powietrza.
Dla przykładu – zawartość wilgoci w sklejce w temperaturze 25°C wynosi:
6% EMC przy 40% w.w.
10% EMC przy 70% w.w.
28% EMC przy 100% w.w.
To jeden z głównych powodów, dla których przemysł drzewny często wykorzystuje systemy nawilżania powietrza – aby utrzymać poziom wilgotności powietrza odpowiedni dla sezonowania i przechowywania wyrobów z drewna. Jeżeli wilgotność względna jest zbyt niska, drewno zamiast sezonować, wysuszy się.
Taki produkt będzie spisany na straty. Paczenie, pękanie i niekontrolowane zmiany wymiarów mogą sprawić, że produkt wykonany z drewna stanie się bezwartościowy. Przy obróbce drewna utrzymywanie odpowiedniej wilgotności powietrza decyduje o wydajności produkcji oraz zminimalizowaniu odpadów materiału.
Zawartość wilgoci w kawałku drewna to suma ilości wody (lub wilgoci) zawartej w tym kawałku drewna. Zawartość wilgoci mierzy się jako różnicę pomiędzy masą drewna z wilgocią „m” i bez wilgoci „mod” (masa po wysuszeniu w piecu), podzieloną przez masę drewna bez wilgoci „mod”:
Zawartość wilgoci = (m – mod)/mod
Wilgoć w drewnie to wolna woda (woda znajdująca się w szczelinach drewna) lub związana woda (woda międzykomórkowa). Gdy zabraknie wolnej wody mówimy, że drewno osiągnęło swój punkt nasycenia włókien.
Optymalny poziom wilgotności względnej powietrza w produkcji drewna wynosi zwykle 50-60% i należy go utrzymywać przez okrągły rok.
Odpowiednia ilość wilgoci zwiększa wytrzymałość i stabilność drewna. Dzięki sezonowaniu naturalna higroskopijność drewna jest pod kontrolą.
Każdy produkt spożywczy będzie oddawać wilgoć do otaczającego powietrza, jeżeli wilgotność względna powietrza nie będzie utrzymywana na odpowiednim poziomie, który różni się w zależności od rodzaju produktu. Dotyczy to m.in. serów, mięsa czy pieczywa – produktów o wyraźnej higroskopijności.
Rygorystyczna kontrola wilgotności powietrza pozwala produktom, takim jak ser dojrzewać w odpowiednim tempie. W przypadku większości serów idealna wilgotność względna powietrza wynosi 75-95%.
Jeżeli powietrze, w którym przechowywane jest mięso jest zbyt suche, często waga tego mięsa spada nawet o 4% – większość producentów wolałaby tego uniknąć.
Systemy nawilżania powietrza od Airtec® zostały stworzone z myślą o kontroli wilgotności w środowisku z materiałami higroskopijnymi.
Nasze doświadczenie obejmuje pracę z szerokime spektrum surowców i produktów higroskopijnych, od drewna po żywność. Najczęściej zaczynamy od oceny zakładu, w ramach której analizujemy rozplanowanie uwarunkowań konkretnego obiektu produkcyjnego, wymagania surowców oraz gotowych produktów, a także istniejące na terenie zakładu instalacje wentylacyjne i źródła ciepła. Na tym etapie prac ściśle współpracujemy z klientami, ponieważ to właśnie oni mają najlepszą wiedzę na temat swoich procesów produkcyjnych oraz idealnych warunków dla danego produktu.
Dzięki temu możemy prawidłowo ocenić, gdzie i jak należy zainstalować system nawilżania powietrza, aby dany zakład stał się bardziej rentowny, ograniczył przestoje i uniknął strat produktów i uszkodzeń sprzętu.
Firma Airtec® często ściśle współpracuje z dostawcami urządzeń do odwadniania czy osuszania, aby znaleźć najlepsze rozwiązanie dla zakładów przetwarzających żywność.
