Die Trocknungskurve

Der Verlauf der Trocknung von der Anfangsfeuchte bis zur gewünschten Restfeuchte ist gutscharakteristisch. Trotzdem gibt es bei vielen Produkten Gemeinsamkeiten, die sogenannten Trocknungsabschnitte:

• 1. Trocknungsabschnitt: dieser tritt am Anfang der Trocknung auf, wenn die Produktoberfläche "naß" ist, das Trocknungsgut verhält sich dann ähnlich wie eine Flüssigkeitsoberfläche (zum Beispiel tropfnasse Wäsche). Die Temperatur des Trocknungsguts ist niedrig und zeitkonstant (bei rein konvektiver Trocknung ist es die Kühlgrenztemperatur). Die Trocknungsgeschwindigkeit ist maximal, ebenfalls zeitkonstant und nur von den äußeren Randbedingungen (Luftgeschwindigkeit, Lufttemperatur, Luftfeuchte) abhängig.
• 2. Trocknungsabschnitt: die Trocknungsgeschwindigkeit verringert sich und die Gutstemperatur steigt. Das kann anschaulich durch das Modell eines "wandernden Trocknungsspiegels" erklärt werden. Eine trockene Zone, in der keine kapillare Flüssigkeitsleitung mehr stattfindet und/oder der Diffusionskoeffizient für den Dampftransport sehr gering ist, breitet sich von der Gutsoberfläche ausgehend aus. Diese Schicht stellt einen zunehmenden Widerstand für die Trocknung dar.
• 3. Trocknungsabschnitt: ist der letzte Tropfen Flüssigkeit im Inneren des Trocknungsguts verdunstet dann wird die Trocknung nur noch durch das sorptive Gleichgewicht zwischen Feststoff und Umgebungsluft bestimmt. Die Zeit, bis das Trocknungsgut durchgängig die Gleichgewichtsfeuchte angenommen hat, trocknet es bei weiter abnehmender Trocknungsgeschwindigkeit diffusionskontolliert in diesem letzten Abschnitt der Trocknungskurve.

Diese Beschreibung des Trocknungsverlaufs in drei Abschnitten entspringt der Hochschulforschung, die hauptsächlich an Modellsystemen wie ruhenden Glaskugelschüttungen oder Baustoffen durchgeführt wurde. Beim Trocknungsverlauf realer Güter können die ersten Abschnitte fehlen und außerdem sind die Produkte nur in seltenen Fällen ruhend (ein durchmischtes Haufwerk trocknet natürlich schneller als ein ruhendes).

Beispiel für die Trocknung eines gering hygroskopischen Guts mit erstem und zweitem Trocknungsabschnitt:

Der Trocknungsverlauf wird unter konstanten Bedingungen (z.B. Trocknungstemperatur der Luft oder Heizplatte, Luftgeschwindigkeit und -feuchte) ermittelt. Die Gutsfeuchte XP nimmt mit der Zeit ab, bis sie den Wert der Gleichgewichtsfeute X∞ erreicht. Im 1. Trocknungsabschnitt ist die Gutstemperatur nahezu konstant und die Gutsfeuchte nimmt linear mit der Zeit ab.

Die Trocknungsverlaufskurve erhält man, indem die zeitliche Massenabnahme über der Gutsfeuchte aufgetragen wird. Oft wird die Trocknungsgeschwindigkeit auf die trocknende Oberfläche bezogen (kg/m2*h). Deutlicher als bei den Meßdaten ist hier der erste Trocknungsabschnitt (Constant rate period) und der Übergang zum zweiten Trocknungsabschnitt (Falling rate period) zu erkennen. Da die Trocknungsgeschwindigkeit im ersten Trocknungsabschnitt kaum durch die Gutseigenschaften beeinflußt wird kann sie auf andere Umgebungsbedingungen umgerechnet werden.