10食 品 工 程 原 理 课 件： 第九章 食品干燥原理.ppt

* * 第九章 食 品 干 燥 原 理 教学内容与要求 1、食品干燥加工中条件优化的工作内容； 2、掌握湿空气的性质和食品中水分性质； 3、熟悉影响干燥的主要因素； 4、掌握干燥特征及变化规律，干燥曲线、 干燥速率曲线的基本形状和意义； 5、了解常见的干燥方法及原理 一、概 述 目的：保藏性能、运输性能、加工性能。 去湿：用各种方法去除食品原料、半成品、成品 中绝大部分水分的操作( dehumidification ) 去湿方法：机械法、理化法、热能法。 广义干燥：将物料中水分汽化排除的操作 狭义干燥：将固体中水分汽化排除的操作 应用： 干燥方法分类： 按干燥介质的压力状况分为真空、常压干燥； 按干燥介质性质分为气流干燥、传导干燥、辐 射干燥 特殊干燥法——冷冻干燥(真空冷冻干燥、冷冻 升华干燥)、喷雾干燥。 食品工业中最具规模化应用的是气流干燥 干燥过程中既有热量传递又有质量传递 二、干 燥 理 论 基 础 1、湿空气的性质 湿物料 干热空气 水分蒸发 湿空气 a. 湿度 humidity H 定义为单位质量干空气所携带的水蒸气质量 9－1 b. 相对湿度 relative humidity j 定义为湿空气中水蒸气分压与同条件下饱和水 蒸气压之比。 9－2 RH的意义：越小越容纳多的水蒸气，反之无能 力容纳湿空气。 RH大的气体不能作干燥介质。 当空气饱和时，j = 1 ，则有 c. 焓 I d. 干球温度 t 和湿球温度 t w 湿球温度形成原理：当湿球置于未饱和空气中时 水分蒸发，汽化过程要吸收热量，故使水温下降 此时外界热量因温度差的存在，必向湿球(水中) 转移。如果外界传给水的热量小于汽化吸热，则 水温继续下降。当达到一定的温度差后，外界热 量补偿能力增加到足以与汽化吸收热量平衡时， 水温将不再发生变化，则此时水温即湿球温度计 显示的温度 。 湿球温度的意义： ⑴、表示了物料处在水分大量蒸发时物料的温度 ⑵、可用于计算湿空气的湿度 ⑶、可据此判断空气的湿度 当加热温度为 205℃时，大量外逸湿空气的 温度为110℃，若此时湿球温度为75℃，则物料 的温度必不超过75℃。 A——湿球温度下水、空气体系的潜热计算值,其 值为 rt w / 1.09。 Hs——湿球温度下空气的饱和湿度 9－3 e. 露点 t d 例 9-1 总压为1.013×105 Pa下的空气温度t =30 ℃，湿度H=0.024，求 t d 和 t w 解：由9－1式得水蒸气分压 露点时即饱和状态，故令 PV = PS 查P627表5得 此时该压强在3500～4000Pa，每增加100Pa温度 上升0.52℃，现上升 263.5 Pa，故上升了1.37 ℃ t d ≈ 27.5 ℃ t w 9－3 设 t w = 27.5～30℃之间的某值 t w’ ，查出其对 应的rtw 值，查此温度对应的饱和蒸气压PS ，求 假定条件下饱和湿度 用式9－3求出 t w ，对比此值与 t w’ 的差值量。 当≤0.2时可接受，否则需重新设定并按上述步 骤反复推算至符合要求为止。 2、湿空气性质图 三、 湿物料的基本性质 3.1 形态、物理性质 3.2 水分存在形式 3.3 湿物料中水分含量表示法 湿基含水 质量分数 干基含水 质量分数 9－4 4、物料衡算 三个参数： 水分蒸发量、干品量、空气耗量 9－5 9－6 平衡关系：入口总水分量 = 出口总水分量 此式还说明，物料中水分变为蒸汽全部散入空 气中，则成为入口与出口的空气含湿量之差。 如果是以新鲜空气计，其中湿含量为 H 1 5、热量衡算 为提高热效率，应提高进、出口温差。热能利用率提高；水分蒸发量大；空气中湿含量增加 四、 干 燥 动 力 学 平衡关系、干燥速度 1、物料中水分的影响 A W 、 平衡水分 2、干燥机理 分为两个过程：其一，表面先汽化，由内向 外逐渐形成湿度梯度。d w / d x 是干燥的推动力 其二，物料受热产生温度梯度。d T / d x 也使水 分移动。 外加热： d w / d x 与 d T / d x 方向相反。 内加热：