干燥及其设备复习课程.ppt

§4.2 干燥的衡算 一、物料的衡算 解决水分蒸发和干燥介质消耗量问题。设单位时间进入烘干室的物料质量流为‘m1，离开烘干室的质量流为’m2，其湿基水分由M1降到M2，但物料中干物质的质量流‘md是恒定的。 ‘md = ‘m1(100% - M1) = ‘m2(100% - M2) 物料所失水分的质量流量为 ‘mw = ‘m1M1 – ‘m2M2, ‘m1 = ‘mw + ‘m2 单位时间的降水率 W = (‘m1 – ‘m2)/’m1 = (M1 – M2)/(100% - M2) 物料的干燥过程既有热交换又有质交换，因此，干燥过程的 衡算应包括物料衡算和热量衡算两部分。 二、热量衡算 设h0为干燥介质进入加热器前的焓值，h1为干燥介质进入烘干室前的焓值，Q为加热器供给干燥介质的热量，则有 ‘mdah1 = ‘mdah0 + Q 烘干室的热平衡方程为 ‘mdah1 + ‘m1c1t1 = ‘mdah2 + ‘m2c2t2 + GL 式中’m1和’m2为烘干前后物料质量流，t1和t2，c1和c2分别为物料烘干前后的温度和比热容，h1和h2为干燥介质进入和离开干燥室的焓值。GL为损失的热量。 干燥过程中，物料失去的水分被干燥介质带走，即单位时间干 燥物质所增加的水分等于物料失去的水分， ‘mw = ‘mda (d2 – d1) ‘mda = ‘mw/(d2 – d1) 式中‘mda 为单位时间内物料水分蒸发所需的干空气质量，d1 为干燥介质的含湿量，d2为离开干燥室时干燥介质的含湿量。 第四章 干燥及其设备 降低或除去物料中的水分称为干燥。它是农产品加工过程中 非常重要的单元操作，它能保持和改善农产品的品质，有利于 贮藏和加工，并提高某些农产品的附加值。 §4.1 干燥原理和方法 一、物料的水分 1）物料水分的表示方法 湿基水分（M）：以物料的质量为基准，用物料中水分质量对物料质量之比的百分数来表示。 干基水分（Md）：以物料中干物质的质量为基准，用物料中水分质量对物料中干质量之比的百分数来表示。 M = mw/(mw + md) x 100%, Md = mw/md x 100% Md = M/(1-M) 式中mw和md分别为物料中水分和干物质的质量。 2）水分活度 把湿物料表面附近的水蒸气压P与同温同压下水的饱和气压之比定义为湿物料的水分活度，aw = P/Pst。 相对湿度的定义为 ? = Pw/Pst 若aw ?， 则P Pw，水分将从物料向湿空气中传递，此乃物料的干燥过程，即解湿、含水量减少。 若aw ?， 则P Pw，水分将从湿空气向物料中传递，此乃物料的吸湿，含水量增加。 若aw = ?， 则P = Pw，水分交换达到平衡状态，物料的含水量不再发生变化。 此时，相对物料来说，?称为平衡相对湿度；相对空气来说，物料的含水量称为平衡含水量。 物料的水分活度与其相应的湿空气平衡相对湿度在数值上相等；而平衡含水量是在这种湿空气条件下物料干燥所能达到的极限。 水分活度大小取决于： 水存在的量、温度、水中溶质的浓度、物料成分、水与非水部分结合的强度。 没有水微生物不能生存 水分活度低，微生物生长率低， aw 低于0.6时微生物不能生长。 酶需要水分才能有活性 水分减少，酶的活性降低，水分降到1%以下， aw 0.3，酶的活性完全消失。 将物料（食品）中的水分活度降到一定程度，使物料（食品）能在一定的保质期内不受微生物利用而腐败，同时能维持一定的质构不变及控制生化反应及其它反应。 3）物料水分的测定 既要保证样品的代表性，又要保证从取样到测定过程中，样品中水分不变。 直接测定：样品置于烘箱中加热，除去水分至恒重，简单、准确，时间较长。 间接测定：利用物料的某一特性与其所含水分的关系，水分测定仪。 4）平衡水分曲线与干燥曲线 在一定温度下，得到的平衡水分与周围介质平衡相对湿度的 关系曲线，称为平衡水分曲线。 通常把物料的含水量、表面温度与干燥时间的关系曲线称为干燥曲线。 dM(t)/dt = -k [M(t) – Mde] M(t) = [M0 – Mde]e-kt + Mde 式中dM(t)/dt为物料的降水速率，Mde为物料的平衡水分（干基），k为干燥常数，M0为初始干基水分。