9.6 Le caratteristiche interne dei solidi umidi 9.6 437 LE CARATTERISTICHE INTERNE DEI SOLIDI UMIDI L evaporazione del contenuto di umidità dei solidi avviene principalmente all interfase con l aria. Durante l essiccamento l umidità interna deve migrare verso l interfase, dove l umidità evapora e si trasferisce nella fase gassosa. La scelta della tecnica di riscaldamento, tra le quattro elencate nel § 9.1, dovrebbe essere funzionale, oltre ai fabbisogni energetici dell evaporazione, anche alla attivazione di moti interni che consentono al liquido di muoversi, all interno delle porosità e dei canali capillari, verso la superficie di interfase. Un flusso di umidità interno insufficiente, rispetto alla evaporazione, può risultare in un essiccamento non equilibrato che produce nel solido essiccato, contrazioni non omogenee ed uno stato di tensione interna ed un prodotto finale relativamente fragile. 9.6.1 Le interazioni tra acqua e solido Solidi non igroscopici Solidi colloidali Rapporto di massa I solidi possono contenere umidità essenzialmente sotto due forme: n umidità non legata, la cui tensione di vapore alla temperatura del solido è esattamente quella dell acqua alla stessa temperatura; n umidità legata, che è trattenuta dal solido negli spazi interstiziali o adsorbita su superfici, e che comunque forma dei legami intermolecolari con il solido. Per questo motivo la tensione di vapore è inferiore a quella dell acqua libera alla stessa temperatura. La quantità di umidità legata varia in base al tipo di solido. Vengono definiti solidi non igroscopici quelli che non contengono acqua legata. In questi casi l essiccamento può procedere sino alla completa eliminazione dell acqua. Sono non igroscopici materiali come sabbie, minerali, molti materiali polimeri e ceramici. L acqua si può muovere liberamente e nell essiccamento viene sostituita, negli spazi porosi e nei capillari, dall aria. La maggior parte dei materiali è igroscopica per cui negli spazi capillari vuoti l acqua è presente, sia in forma legata che in forma non legata. Carta, seta, tabacco, legno sono solo alcuni esempi di solidi igroscopici di interesse industriale. Se l acqua è presente quasi del tutto in forma legata abbiamo solidi detti colloidali. Alcuni esempi sono i saponi, le colle e fibre polimeriche come il nylon. Quando un solido con un certo grado di umidità viene messo a contatto con aria in pratica solamente l umidità libera può trasferirsi in una quantità che dipende dalle condizioni dell aria e dal tipo di solido. Per indagare su questi aspetti sono state effettuate prove sperimentali per i materiali di interesse applicativo. A questo scopo il solido umido viene messo a contatto con aria in quantità o flusso tale che il suo valore di umidità relativa non cambi in seguito al trasferimento di acqua. Il contenuto di umidità del solido sarà espresso in termini di rapporto in massa X, definito dal rapporto tra la massa di acqua e la massa di solido secco.