Sự khuếch tán của nước từ nguyên liệu ra môi trường có 2 quá trình:
* Quá trình khuếch tán ngoại
Là sự dịch chuyển của hơi nước trên bề mặt nguyên liệu vào không khí. Lượng nước bay hơi vào trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều kiện áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liệu E lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí e, sự chênh lệch áp suất đó là:
P = E - e
Lượng nước bay hơi đi W tỉ lệ thuận với P, với bề mặt bay hơi F và thời gian làm khô là:
và tốc độ bay hơi nước được biểu thị như sau: dt dW = BF(E – e) Trong đó:
W – lượng nước bay hơi (kg)
B – hệ số bay hơi nước, nó phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió và trạng thái bề mặt nguyên liệu.
E – áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liệu (mmHg) e – áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí (mmHg) F – diện tích bay hơi nước (m2)
t -thời gian bay hơi (giờ)
* Quá trình khuếch tán nội
Do sự chênh lệch độ ẩm giữa các lớp tạo nên sự chuyển động của hàm ẩm ở trong nguyên liệu từ lớp này sang lớp khác để tạo sự cân bằng gọi là sự khuếch tán nội.
Động lực của quá trình khuếch tán nội xảy ra do chênh lệch độ ẩm giữa các lớp trong và ngoài, nếu sự chênh lệch càng lớn tức là gradien độ ẩm càng lớn thì tốc độ khuếch tán càng nhanh. Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình: dt dw = KF( dx de ) Trong đó:
w – lượng nước khuếch tán ra (kg) t – thời gian khuếch tán (giờ)
dx de
K – hệ số khuếch tán
F – diện tích bề mặt khuếch tán (m2)
* Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại
Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, tức là khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm nguyên liệu mới được giảm dần. Nếu khuếch tán nội lớn hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bốc hơi sẽ nhanh hơn, nhưng điều này hiếm có. Khuếch tán nội của nước trong nguyên liệu thường nhỏ hơn khuếch tán ngoại. Khi khuếch tán nội nhỏ hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi nước sẽ bị gián đoạn.
Trong quá trình làm khô, ở giai đoạn hàm ẩm trong nguyên liệu nhiều thì sự chênh lệch về độ ẩm càng lớn. Vì vậy khuếch tán nội thường phù hợp với khuếch tán ngoại, do đó tốc độ làm khô sẽ nhanh. Nhưng ở giai đoạn cuối thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít, tốc độ bay hơi ở mặt ngoài nhanh mà tốc độ khuếch tán nội chậm. Do đó ảnh hưởng đến quá trình làm khô nguyên liệu.