食品工程原理—干燥速率与干燥时间
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1.干燥:是利用热量使湿物料中水分等湿分被汽化去除,从而获得固体产品的操作。
2.去湿的方法——机械去湿法 化学去湿法 热能去湿法▲3.含水量(1)湿基含水量.(w ).(无量纲)——)m — 湿物料的质量,kg ;m w — 湿物料中所含水的质量,kg ;m s — 湿物料中所含有绝对干燥物料的质量,kgw 是习惯上常用的表示组分含量的方法,如未加说明,物料含水量即指湿基含水量。
(2)干基含水量.(x ).(无量纲)—— 两种含水量的换算关系 ▲4.水分活度.(a w ) — 一般把湿物料表面附近的水蒸汽压p 与同温度下纯水的饱和蒸汽压p 0之比作为湿物料水分活度a w 的定义: a w 的大小与食品中的含水量、所含各种溶质的类型和浓度以及食品的结构和物理特性都有关系。
▲5.吸湿和解湿(1)当a w >Φ 时 [Φ的定义式Φ=p v /p s ] p >p v 即湿物料表面附近水蒸汽压p 大于是空气中的水蒸气分压p v ,水分将从物料向湿空气中传递,这种过程称为物料的解湿。
解湿使物料含水量x 不断减少,这即是干燥过程。
(2)当a w <Φ时, p <p v ,水分将不断从湿空气向物料传递,这种过程称为物料的吸湿。
吸湿使物料含水量x 不断增加。
(3)当a w =Φ时,p=p v ,物料既不解湿,也不吸湿,两者相对于湿空气讲,此时物料的含水量x 称为平衡含水量x e 。
▲6.物料中水分的分类(1)按物料与水分的结合方式分类—化学结合水 物理化学结合水 机械结合水(2)按水分去除的难易程度分类—结合水分 非结合水分(3)按水分能否用于干燥的方法除去分类自由水分—物料中的水分能被干燥除去的部分。
平衡水分—平衡水分代表物料在一定空气状态下的干燥的极限。
7.湿空气热力学湿空气通常指干空气和水蒸气的混合物。
(1)湿密度:湿空气中所含水蒸气的质量m V 与湿空气体积V 之比,称为其湿密度ρV▲(2)v p s 之比,称为湿空气的相对湿度φ: 对绝对干燥的空气,相对湿度φ=0; 对饱和空气,相对湿度φ=1。
干燥速率与干燥时间一、干燥原理湿物料进行干燥时,同时进行着二个过程:(1)热量由热空气传递给湿物料,使物料表面上的水分立即气化,并通过物料表面处的气膜,向气流主体中扩散;(2)由于湿物料表面处水分气化的结果,使物料内部与表面之间产生水分浓度差,于是水分即由内部向表面扩散。
因此,在干燥过程中同时进行着传热和传质二个相反的过程。
干燥过程的重要条件是必须具有传热和传质的推动力。
物料表面蒸气压一定要大于干燥介质(空气)中的蒸气分压,压差越大,干燥过程进行得越快。
二、干燥速率及其影响的因素根据干燥原理可知影响干燥的因素主要有以下几个方面:1、干燥面积本文来源:考试大网由于水分的蒸发主要在被干燥物料的表面进行,因此,干燥物料的干燥面积大小对干燥起着重要作用。
干燥效率与干燥面积大小成正比。
被干燥物料堆积越厚,干燥面积越小,干燥越慢,反之则快。
2、干燥速度干燥应控制在一定速度下进行。
在干燥过程中,表面水分很快蒸发除去,然后内部的水份扩散到表面继续蒸发。
若干燥速度过快,温度过高,则物料表面水分蒸发过快,内部水分来不及扩散到表面,致使表面粉粒彼此粘结甚至熔化结膜,从而阻止内部水分扩散与蒸发,使干燥不完全,造成外干内湿的假干现象,使物料久贮变质。
3、干燥方法在干燥过程中被干燥的物料可以处于静态或动态。
在烘箱或烘房中干燥物料处于静态,物料干燥面积小,因而干燥效率差。
若干燥物料处于翻腾或悬浮状态,如流化干燥法在干燥中粉粒彼此分开,增大了干燥的面积,故干燥效率高。
4、温度温度升高,可加快蒸发速度,加大蒸发量,有利于干燥进行。
但应视干燥物料的性质适当选择干燥温度,以防某些成分被破坏。
5、湿度物料本身湿度大,蒸发量也大,则干燥空间的相对湿度也大,物料干燥时间延长,干燥效率就低。
为此烘房、烘箱常采用鼓风装置使干燥空间气流更新,以免干燥过程烘房内相对湿度饱和而停止蒸发。
6、压力压力与蒸发量成反比,因而减压是改善蒸发条件,促使干燥加快的有效手段。