Lecture-12 Drying and dehydration: Moisture measurement, EMC, drying theory, various drying methods

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OUTLINE NOTES
Drying and dehydration: Moisture measurement, EMC, drying theory, various drying methods (शुष्कन और निर्जलीकरण: नमी माप, ईएमसी, शुष्कन का सिद्धांत, विभिन्न शुष्कन के तरीके):- Drying and dehydration are essential processes in food processing, pharmaceuticals, and material sciences. They involve the removal of moisture to enhance product stability, shelf life, and usability. 
[शुष्कन और निर्जलीकरण खाद्य प्रसंस्करण, औषधि और सामग्री विज्ञान में महत्वपूर्ण प्रक्रियाएँ हैं। ]
Moisture Measurement (नमी मापन):- Moisture measurement is crucial for determining the water content in a material, which affects its drying behavior and quality.
(नमी मापन किसी पदार्थ में जल सामग्री निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह शुष्कन के व्यवहार और गुणवत्ता को प्रभावित करता है।)
Methods of Moisture Measurement (नमी मापन की विधियाँ):-
i. Gravimetric (Oven Drying) Method [ग्रैवीमेट्रिक (ओवन ड्राइंग) विधि]:-
> Sample is heated at a constant temperature (e.g., 105°C for food products).
[नमूने को एक स्थिर तापमान (जैसे 105°C) पर गर्म किया जाता है।]
ii. Distillation Method (डिस्टिलेशन विधि):-
> Involves co-distillation with an immiscible solvent (e.g., toluene).
[इसे एक असंगत विलायक (जैसे टोल्यून) के साथ सह-डिस्टिलेशन के माध्यम से किया जाता है।]
iii. Electrical Methods (विधुत विधियाँ):-
Capacitance Sensors (कैपेसिटेंस सेंसर):- Measures dielectric constant variations due to moisture.
(नमी के कारण डायइलेक्ट्रिक स्थिरांक में परिवर्तन को मापता है।)
Resistance Method (प्रतिरोध विधि):- Uses changes in electrical conductivity to estimate moisture content.
(विधुत चालकता में परिवर्तन का उपयोग कर नमी मापन करता है।)

Moisture Content on Dry Basis and Wet Basis (शुष्क आधार पर नमी की मात्रा और गीले आधार पर नमी की मात्रा):-
i. Moisture Content on Dry Basis (MCdb) (शुष्क आधार पर नमी की मात्रा):- It is calculated relative to the dry weight of the material.
(इसकी गणना सामग्री के शुष्क भार के सापेक्ष की जाती है।)

ii. Moisture Content on Wet Basis (MCwb) (गीले आधार पर नमी की मात्रा):- It is calculated relative to the total weight of the material (wet weight).
[इसकी गणना सामग्री के कुल भार (गीले भार) के सापेक्ष की जाती है।]

Equilibrium Moisture Content (EMC) (संतुलित नमी सामग्री):- EMC is the moisture level at which a material neither gains nor loses water when exposed to specific environmental conditions.
(EMC वह नमी स्तर है, जिस पर कोई पदार्थ विशेष पर्यावरणीय परिस्थितियों में न तो नमी ग्रहण करता है और न ही खोता है।)
Factors Affecting EMC (EMC को प्रभावित करने वाले कारक):-
Temperature (तापमान):- Higher temperatures usually reduce EMC.
(उच्च तापमान आमतौर पर EMC को कम करता है।)
Relative Humidity (RH) (आपेक्षिक आर्द्रता):- Higher RH increases EMC. 
(उच्च RH EMC को बढ़ाता है।)
EMC Curves and Isotherms (EMC वक्र और आइसोथर्म):-
> EMC is represented by sorption isotherms showing moisture equilibrium at different RH levels.
(EMC को सॉर्प्शन आइसोथर्म के माध्यम से दर्शाया जाता है, जो विभिन्न RH स्तरों पर नमी संतुलन दिखाता है।)

Drying Theory (शुष्कन का सिद्धांत):- Drying involves heat and mass transfer mechanisms that remove moisture from materials.
(शुष्कन में ऊष्मा और द्रव्यमान स्थानांतरण तंत्र शामिल होते हैं, जो नमी को हटाते हैं।)
Phases of Drying (शुष्कन के चरण):-
i. Constant Rate Period (स्थिर दर अवधि):-
> Free moisture evaporates from the surface.
(सतह से मुक्त नमी का वाष्पीकरण होता है।)
ii. Falling Rate Period (गिरती दर अवधि):-
> Internal diffusion controls drying.
(आंतरिक प्रसार शुष्कन को नियंत्रित करता है।)
Mechanisms of Moisture Removal (नमी हटाने के तंत्र):-
Evaporation (वाष्पीकरण):- Occurs when heat energy converts liquid moisture to vapour.
(गर्मी ऊर्जा पानी को वाष्प में परिवर्तित करती है।)
Diffusion (प्रसार):- Moisture moves from inner layers to the surface.
(नमी आंतरिक परतों से सतह तक जाती है।)

Drying Methods (शुष्कन की विधियाँ):- Different drying methods are used based on product characteristics, efficiency, and cost.
(उत्पाद की विशेषताओं, दक्षता और लागत के आधार पर विभिन्न शुष्कन के तरीकों का उपयोग किया जाता है।)
i. Sun Drying (सूर्य शुष्कन):-
> Traditional method using solar energy.
(पारंपरिक विधि, जिसमें सौर ऊर्जा का उपयोग होता है।)
ii. Hot Air Drying (Convection Drying) (गर्म हवा से सुखाना):-
> Uses heated air to remove moisture.
(गर्म हवा का उपयोग करके नमी को हटाया जाता है।)
iii. Spray Drying (स्प्रे ड्राइंग):-
> Converts liquid into fine droplets, which dry in hot air.
(तरल को छोटे कणों में बदलकर गर्म हवा में सुखाया जाता है।)
iv. Freeze Drying (Lyophilization) (फ्रीज ड्राइंग):-
> Involves freezing followed by sublimation of ice under vacuum.
(जमाने के बाद निर्वात में बर्फ को सब्लिमेट किया जाता है।)
v. Drum Drying (ड्रम ड्राइंग):-
> Heated drum rotates with a thin layer of slurry spread on its surface.
(गरम ड्रम घूमता है और एक पतली परत उसमें फैलती है।)

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