实验五 食品冻结温度曲线的测定、干燥及干燥速率测定实验

1、实验五食品冻结温度曲线的测定一、实验目的了解食品材料冻结过程与特性。掌握冻结过程中温度曲线的测定方法。观察冻结速率对冻结食品质量的影响。二、实验原理食品冻结温度曲线是食品在冷却、冻结过程中，食品温度与所经历的时间关系曲线。 在食品冷却、冻结的不同温度阶段中，放出的热量是不均衡的。当食品刚被冷却时，食品的 温度下降较快，但降至某一温度时，食品中的水分开始冻结，并形成冰晶，这个温度即为食 品的冻结点，也称为冰点。当食品继续被冷却时，其冷量主要用来夺取食品中大部分水分冻 结成冰时所放出的大量潜热，因此，在较长时间内食品的温度几乎恒定，曲线呈水平状态， 这段温度区间通常在一1一5C，称为最大冰晶生成带

2、(图1： A-B) (zone of maximum crystallization)o此后，食品温度又快速下降，直至冻结结束。如图1所示。时间/h三、实验原理简要图示及相关设备图图 2液氮浸渍冰结装置示意图1进料口 2液氮3传送带四、本实验装置酗热箱体5一出料口 6 一氮气出I五、实验方法检查温度检测热电耦及计算机采集系统是否正常；在铜一康铜热电耦上做好标号，以备记录食品材料表面温度和内部不同点处的温度;启动制冷系统，并设定冻结温度为一25C；做好食品试样，并固定热电耦于不同处；计算机开始记录；当温度趋于内外一致时，冻结结束；分析不同材料、不同形状与尺寸的食品材料，其温度曲线的异同。六、思考

3、题:为什么要测量食品的冻结温度曲线，对食品冷冻生产有什么意义？食品冻结曲线最大冰晶带的时间长短与哪些因素有关？解冻时各点温度变化如何？与冻结温度曲线有何异同？实验八干燥及干燥速率测定实验一、实验目的了解气流常压干燥设备的基本流程和工作原理。掌握物料干燥速率曲线的测定方法。研究风速、气流温度对物料干燥速率曲线的影响。测定物料在恒定干燥工况下的干燥速率曲线。二、实验原理干燥操作是采用某种方式将热量传给含水物料，使含水物料中的水分蒸发分离的操 作。干燥操作同时伴有传热和传质，过程比较复杂，目前仍依赖于实验解决干燥问题。首先要确定湿物料的干燥条件，例如已知干燥要求，当干燥面积一定时，确定所需干 燥时间

4、；或干燥时间一定时，确定所需干燥面积。因此必须掌握物料的干燥特性，即干燥速 度曲线。将湿物料置于一定的干燥条件下，即有一定湿度、温度和速度的大量热空气流中， 测定被干燥物料的质量和温度随时间的变化。如图1所示，干燥过程可分为三个 阶段：AB为物料预热阶段；BC为恒速干燥阶段；CDE为降速干燥阶段。在预热阶段，热空气向物料传递热 量，物料温度上升。当物料表面温度达 到湿空气的湿球温度，传递的热量只用 来蒸发物料表面水分，其干燥速率不变， 为恒速干燥阶段，此时物料表面存有液 态水。在物料表面不存在液态水，水分 由物料内部向表面扩散，其扩散速率小 于水分蒸发速率，则物料表面变干，表 面温度开始上升，

5、为降速干燥阶段，最 后物料的含水量达到该空气条件下的平 衡含水量X*。恒速干燥阶段与降速干燥 阶段的交点为临界含水量Xc。干燥速率即水分汽化速率，可用单 位时间单位干燥面积汽化的水分量表示:干燥时间TdWAdkg 水/m2-h(1)式(1)中U干燥速率，kg水/m2-h图1恒定干燥条件下物料干燥实验曲线NA干燥速率，kg水/m2-h W-汽化的水分量，kg；A-物料的干燥表面积，m2；T-干燥时间，h。干燥速率也可用单位干物料在单位时间内所汽化的水分量表示:式（2）中U-干燥速率，dWG d tckg 水/m2-h;kg水/kg干物料h(2)NA干燥速率，kg 水/m2-h;X干物料含水量，k

6、g水/kg绝干物料;干物料质量，kg。由于dW = -GcdX，所以N A dXdT。图2恒定干燥条件下的干燥速度曲统三、实验原理简要图示及相关设备图图3实验原理简要图示和工业中常见设备图四、本实验装置图11 10s 10实验装置流程图1 .风机9.孔板流量计3.孔板压差计 4.风速调节阀5.电加热器6.干燥室 7.试样 S.天平 9.防风墨 10.干燥温度计 11.湿求温度计12.导电温度计13.晶体管继电器 14.电图4本实验装置装配图本实验装置中，空气由风机输送经过孔板流量计，通过电加热器后流入干燥室，然后入 风机循环使用。电加热器由继电器控制保持空气的温度恒定。干燥室前方配有干湿球温度

7、计， 干燥室后也配有温度计，用以测量干燥室内的空气状况。风机出口端的温度计用于测量流径 孔板时的空气温度。空气流速由蝶阀4调节。注意整个实验操作中此阀都不能全关闭，否则 电加热器就会因空气不流动而过热造成损坏。风机进口端的片式阀控制系统吸入的空气量； 出口端的片式阀调节系统外排的废气量。如试样量较多可调节此两阀保持系统内空气温度的 恒定。如果试样数不多可不开启。五、实验方法实验前测定马铃薯的绝干含水率。将马铃薯切成方块，量取尺寸（长、宽、厚），并记录干燥前的重量。检查天平是否灵活，并配平衡。往湿球温度计内加水，并开动风机送风，调节阀门使孔板压差计示值R在30 mmH2O柱以上。开加热器组合开关加热。电加热器由电功率约1个多KV的电热原件组成。一组由导 电温度计通过晶体管继电器控制。另外两组由手动控制，起动时三组都供电，到达预 定温度时根据当时情况关去一组或二组。加砝码使天平接近平衡，但砝码质量稍轻不能平衡，待水分干燥至天平指针平衡时开 动第一个秒表（实验使用2个秒表）。减去12克砝码，待水分再干燥至天平指针平衡时停第一个秒表。同时立即开动第二 个秒表。以后再减等量砝码，如此往复进行。至试样接近平衡水分时为止。六、思考题：在两个阶段如何分别提高干燥速度？说明理由。如何利用干湿球温度确定干燥空气的湿度？为什么湿球温度计必须以高速气流流过