10.食-品-工-程-原-理-课-件：-第九章-食品干燥原理

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humidityH定义为单位质量干空气所携带的水蒸气质量9－1b.相对湿度relativehumidityj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。9－2RH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Id.干球温度t和湿球温度tw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rtw

/1.09。Hs——湿球温度下空气的饱和湿度9－3e.露点td例9-1总压为1.013×105Pa下的空气温度t=30℃，湿度H=0.024，求td

和tw

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263.5Pa，故上升了1.37℃

td≈27.5℃tw9－3设tw

=27.5～30℃之间的某值tw’

，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tw

，对比此值与tw’

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

9－44、物料衡算三个参数：水分蒸发量、干品量、空气耗量

9－59－6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H15、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AW

、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。dw/dx

是干燥的推动力其二，物料受热产生温度梯度。dT/dx

也使水分移动。外加热：dw/dx

与dT/dx

方向相反。内加热：dw/dx

与dT/dx

方向相同。3、水分扩散类型及控制机制外扩散——物料受热后表面水分汽化，蒸汽压上升。与环境空气蒸气压形成压差，水蒸气必向外扩散。内扩散——因温度梯度作用，引起内部水分双向移动；同时因表面水分蒸发引起的dw/dx

导致水分向外扩散。表面汽化控制——因表面汽化作用受阻而使得内部水分扩散受阻的现象。内部扩散控制——因内部扩散受阻而引起表面水分蒸发受阻的现象。