Tørkemodeller

Tørkemodeller er matematiske modeller som beskriver, hvordan fugtindholdet i et materiale ændrer sig under tørring. De bruges til at forudsige fugtindholdet over tid under givne tørringsbetingelser og til at estimere nødvendige processer og energi. De finder anvendelse inden for fødevareproduktion, landbrug, skov- og træteknik samt keramiske og biomassedæmpede materialer.

Der findes to hovedklasser af tørkemodeller: empiriske (eller semi-empiriske) modeller, der tilpasser algorithmer til tørredatas kurver, og mekanistiske (fysiske) modeller, som beskriver varme- og massetransport gennem materialet. I mange tilfælde udnyttes både simple, hurtige og mere detaljerede modeller afhængigt af formålet.

Empiriske og semi-empiriske modeller omfatter ofte thin-layer (tynd lag) modeller som Newton-modellen, Henderson-Pabis-modellen, Page-modellen og Midilli-Kucuk-modellen. De udtrykkes typisk som funktioner af tørretid og en eller flere parameterestimater, der tilpasses eksperimentelle data via regression. En almindelig formel anvendes til fugtindholdet som funktion af tid gennem fugtindholdets forhold MR = (M − M_e)/(M_0 − M_e).

Mekanistiske modeller løser generelt drivende ligninger for varme og masseudveksling i materialet og inkluderer diffusion og ev. anisotropi eller gradvis ændring af egenskaber som diffusivitet og termiske ledningsevner. Disse modeller kræver kendte eller estimerede materialegenskaber og ofte numeriske metoder til løsning, men giver dybere indsigt i mekanismerne bag tørringen og i effekten af størrelse, form og temperatur.

Anvendelserne spænder fra design og optimering af tørreudstyr og kedler til vurdering af kvalitetseffekter som farve og næringsindhold. Udfordringerne omfatter ændringer i egenskaber under tørring, anisotropi i træ og ikke-Fickiansk adfærd ved komplekse materialer.