食品干燥技术

1、食品干燥技术课程作业1采用托盘干燥机干燥滤饼，初水分Xi=0.4 kgw/kgs, 终水分Xo=0.12 kgw/kgs。湿物料的密度为1200kg/m3，干燥机有15个盘，装料深度1.5cm，盘长0.75m，宽1.2m，上下盘间距0.1m。采用平行流干燥，热风沿托盘长度方向流动，风量3m3/s，进风温度70，湿球温度30。估算干燥时间？另：小型干燥试验显示，该物料的干燥分为3个阶段。临界水分为Xcr=0.38 kg w/kg s， 在第二、第三干燥段可以采用扩散模型描述，在第二阶段为内外同时控制，水分扩散系数为2.5×10-9 m2/s，对流水分传递系数为k =1.61×

2、10-6m/s；第三干燥阶段为外控阶段，水分扩散系数为5×10-10 m2/s；两阶段间的临界水分0.18 kg w/kg s。等温吸湿试验显示，在干燥空气状态下的平衡水分为Xe=0.02 kg w/kg s。干燥引起的收缩随水分变化可表示为b/b0=0.6+0.4(X/X0). 提示：第二干燥段： 第三干燥段：2干燥土豆片，产量500 kg/h, 从水分78%干燥至8%（湿基），进料温度45，出料温度80；空气温度20，RH30%，加热至90后用于干燥，气流量2800kg/h，土豆片干物质的比热为1.85kJ/kgK, 计算废气的温度？提示：水在一定温度下的饱和蒸汽压Ps可由Ant

3、oine经验方程求出：（Pa）3有湿淀粉需要干燥，你选择哪种干燥形式？该干燥形式有什么特点？对干燥过程做简单描述，整个干燥系统包括哪些设备？并用工艺图的形式表示出来。要求：1、必须为手写；2、最后一次上课时交作业。解1：与热风接触的物料面积Ap=15×0.75×1.2=13.5m2用于进风的面积Ag=15×(0.1-0.015) ×1.2=1.53m2干燥一个批次时的物料: 湿重=1200×13.5×0.015=243kg 干重Ft=243/(1+0.45)=167.6kg进口热风的其它状态参数:湿含量Yi=0.0103 kgv/kg

4、g；密度=1.012 kg/m3, 黏度=2×10-5m2/s；热导率k=3×10-5kW/mK, 比热Ch=1.026kJ/kgg K, Pr=0.7。假设热风均匀分布，气流量G=G/(1+Yi)=2/(1.012×1.0103)=2.934 kgg/s 气流速率vg=G/Ag=3/1.53=1.96 m/s第一干燥阶段：干燥速率：干燥时间：上式中只有对流换热系数未知。根据（Flat sheet, Re<2×105）求之。 Re=Lvg/=0.75×1.96/(2×10-5)=7.353×104 =150 hH=Nu

5、·k/L=150×3×10-5/0.75=0.0064 kW/m2K带入： 得：第一干燥阶段结束后热风的湿含量和温度： 湿含量 Y0=0.0103+13.5×10-4/2.934=0.0108 kgv/kgg 温度，忽略物料升温和水蒸气升温所吸收的热量，则热风进口热量=热风出口热量+水分蒸发吸收热量。第二干燥阶段： 在第二干燥阶段，内外水分传递阻力对干燥速率的影响都比较重要，采用下式描述水分扩散过程：在干燥时间足够长（大于10-15min）时，可只取第一项， 由该式可求出X2，并进一步求出dX2/dt：积分得：上式中b, 1未知，b=0.015×

6、;0.6+0.4×0.28/0.45=1.273×10-2m1为方程的第一个解求得方程的第一个解1=1.40则：第三干燥阶段：为内部控制阶段，采用：在时间足够长时可只取第一项：由该式可求出干燥速dX3/dt=N3干燥时间：b=0.015×0.6+0.4×0.15/0.45=1.1×10-2m总干燥时间t=t1+t2+t3=2.29+7.45+10.22=19.96 h解2：1物料状态参数： 进口干基水分：0.78/(1-0.78)=3.545 kg/kg，T=45 出口干基水分：0.08/(1-0.08)=0.087 kg/kg, T=80 干物质流量：500*(1-0.78)=110 kg/h2介质状态参数: 进口湿含量：0.0044 kg/kg，T=90 出口湿含量: 可求出； T=？ 介质流量：可求出水在一定温度下的饱和蒸汽压Ps可由Clausius-Clapeyron方程求出，而Antoine经验方程更为常用：（Pa）T=20+273.15代入上式得Ps=2366 Pa, 则Pv=0.3*2366=709.8Pa取大气压Pa=10113Pa，则d=0.0044 kg/kg介质流量：=28000