Kuivaamisessa lisätään lämpöä, jotta kasvissolukoista haihtuisi vettä, joka sitten siirretään pois. Kyseessä on siis lämmön ja massan siirtoreaktio, johon tarvitaan energiaa. Lämmönsiirtoon käytetään useimmiten ilmaa, jota kierrätetään. Massan siirrossa tärkeätä ovat veden siirtyminen kuivattavan materiaalin pintaan ja vesihöyryn poistaminen kuivattavan materiaalin pinnalta.
Usein kuivuminen on aluksi nopeaa, sitten se hidastuu. Hidastumisen aiheuttaa se, että veden siirtyminen materiaalin sisäosista pintaan vie aikaa. Kuivumistapahtuma ei ole aina samanlainen, vaan jokaisen tuotteen kohdalla täytyy kokeiden avulla selvittää sen kuivumiskäyttäytyminen.
Yhden vesikilon haihduttamiseen tarvitaan energiaa noin 4,2 - 5,0 MJ eli 1,2 - 1,4 kWh (1000 - 1200 kcal). Lämminilmakuivauksessa kuivattava materiaali saatetaan lämpimän ilman yhteyteen yleensä puhaltamalla ilmaa kuivattavan materiaalin läpi. Lämmin ilma vie materiaalin pinnasta haihtuvan kosteuden mukanaan. Haihtumisen aiheuttama viileneminen estää kuivattavan materiaalin vioittumisen. Kun kuivattava materiaali on kosteaa, sen lämpötila on alhaisempi kuin kuivausilman. Pinnan kuivuttua kuivuminen hidastuu, koska veden on ensin siirryttävä materiaalin sisäosista pintaan. Viileneminen vähenee, jolloin materiaalin lämpötila lähenee ilman lämpötilaa. Lämmön siirtyminen ja veden poistuminen on sitä nopeampaa mitä suurempi ilman ja kuivattavan materiaalin välinen lämpötilaero on.
Jotta saataisiin hyvälaatuisia tuotteita kohtuullisin kustannuksin, kuivumisen täytyy tapahtua nopeasti. Kuivumisnopeuteen ja kuivumisaikaan vaikuttavat seuraavat viisi päätekijää:
1) raaka-aineen ominaisuudet
2) raaka-aineen palakoko ja -muoto
3) raaka-aineen määrä
4) kuivausolosuhteet
5) kuivauslaitteisto
Raaka-aineen biokemialliset ja -fyysiset ominaisuudet vaikuttavat siihen, kuinka hyvin maku, väri, rakenne ja ravintoarvo säilyvät kuivausprosessissa. Eri kasvisraaka-aineet kutistuvat ja muuttavat väriään eri tavoin kuivauksen aikana. Toiset tuotteet palautuvat helpommin ja paremmin ennalleen liotettaessa kuin toiset. Esimerkiksi tomaatin ja pinaatin rakenne rikkoutuu helposti korkeassa lämpötilassa, joten ne on kuivattava alhaisemmassa lämpötilassa ja hitaammin kuin monet muut kasvikset. Porkkana ja muut juurekset taas kestävät selvästi korkeampia lämpötiloja, mutta kuivuvat silti hitaasti. Lisäksi raaka-aineen laatu vaihtelee esimerkiksi korjuuajan sään mukaan ja sen mukaan, kuinka kauan raaka-aine on ollut varastossa ennen kuivaamista.
Mitä paksumpi kuivattava pala on, sitä hitaampaa kuivuminen on. Toisaalta mitä enemmän kappaleessa on pintaa, sitä nopeammin se kuivuu. Kuivausaikaa voidaan lyhentää pilkkomalla kuivattava materiaali mahdollisimman pieniksi paloiksi. Esimerkiksi sumutuskuivaus, jossa yksittäiset pisarat ovat halkaisijaltaan vain muutamia mikrometrejä, on hyvin nopeaa. Lopputuotteen hiukkaskoko riippuu siis halutusta kuivumisnopeudesta sekä käyttäjän lopputuotteelle asettamista vaa-timuksista.
Kuivuminen on sitä hitaampaa, mitä paksumpi kerros kuivattavaa materiaalia on. Pilkottuja vihanneksia lastataan kaappikuivurin hyllyille yleensä yhden palan paksuisista kerroksista 3 - 5 cm:n paksuisiin kerroksiin. Neliömetriä kohti materiaalia levitetään noin 5 - 20 kg. Materiaali levitetään mahdollisimman tasaisesti. Kuivureissa, joissa kuivattava materiaalia liikkuu liukuhihnalla, on erityiset laitteet tasaisen lastauk-sen varmistamiseksi. Näihin kuivureihin lastataan yleensä melko paksu (7 - 15 cm) kerros kuivattavaa materiaalia, jonka läpi sitten johdetaan ilmaa.
Lämpötila, ilman suhteellinen kosteus, ilmanvaihto ja paine vaikuttavat kuivumiseen eri tavoin eri vaiheissa. Käytännössä myös vaihtelut raaka-aineessa ja tuotteissa asettavat omat vaatimuksensa kuivausolosuhteille. Yleensä ilmakuivauksen alkuvaiheessa ilman lämpötila on korkea (korkeintaan 170 oC) ja ilmaa kierrätetään tehokkaasti. Tuotteen kuivuessa lämpötilaa lasketaan ja ilmankiertoa vähennetään. Kun tuote poistuu kuivurista, lämpötila on alle 70 oC.
Kuivaukseen käytettävän ilman suhteellinen kosteus on tärkeä tekijä. Kuiva ilma pystyy sitomaan enemmän vettä kuin kostea ilma. Kuivausilman kosteutta voidaan vähentää irrottamalla kosteutta ilmasta tai lämmittämällä ilmaa, sillä ilman vedenpidätyskyky kasvaa nopeasti lämpötilan kohotessa. Hyvän ilmanvaihdon avulla kuivattavasta materiaalista haihtunut vesi saadaan siirrettyä nopeasti pois kuivaustilasta.
Sopivalla laitteistolla saadaan hyvä tulos. Kuivauslaitteistot voidaan rakentaa joko niin, että ne soveltuvat erityisen hyvin jonkin tietyn kasvislajin kuivaamiseen tai niin, että ne soveltuvat hieman muunneltuina useampien kasvislajien kuivaamiseen.
Kuva 2.2 Ilmanvaihdon vaikutus porkkanan kuivumisnopeuteen.
Kuivaus säilöntämenetelmänä
Kuivattaessa raaka-aineesta haihdutetaan vettä, kunnes kosteutta on niin vähän, että kemialliset ja mikrobiologiset reaktiot hidastuvat huomattavasti tai lakkaavat. Useimmat mikrobit eivät pysty kasvamaan kuivassa tuotteessa, kun sen kosteus on alle 8 %. Jos tuotteen kosteus on yli 18 %, niin mikrobit voivat lisääntyä. Mikrobit voivat kuitenkin kasvaa tuoreessa raaka-aineessa ennen kuivausta ja kuivausproses-sin aikana sekä kuivatussa tuotteessa liotusvaiheessa ja vielä lopputuotteessakin. Tämän takia tuotteen mikrobiologiseen laatuun tulee kiinnittää erityistä huomiota. Kuivatus-sa tuotteessa pilaantumisreaktiot ovat niin hitaita, että se säilyy kuukausia tai vuosia, kun taas tuore kasvis säilyy vain muutamia tunteja tai vuorokausia. Tuoreissa hedelmissä ja vihanneksissa on yleensä vettä 85 - 95 %. Tuotteet kuivataan alle 10 %:n kosteuteen eli alkuperäisestä vedestä poistuu 85 - 95 %.