食品干燥原理ppt课件

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1、第12章 食品枯燥原理本章的学习目的与要求n可以完成食品枯燥最正确工艺优化任务；n掌握湿空气的热力学性质，熟练运用焓湿图；n掌握食品资料的水分性质，可以设计计算枯燥设备；n了解食品真空冷冻枯燥技术原理与配备。121 湿空气的热力学性质n绝对湿度和相对湿度n湿含量n湿空气的比热容和比体积n湿空气的热含量n干球温度、湿球温度和露点温度绝对湿度和相对湿度RTMGVpvvvTRpvvvTRpvsssvsvpp湿含量vvavvaavpPppRpRd622.0 比热容和比体积ddcccvaH93.10.1 vaaHpPTRmVv 热含量dTdTcLdTchvva250093.10.1 干球温度、湿球温度、

2、露点温度122 焓湿图两种图的关系前次课堂内容的简单回想前次课堂内容的简单回想n湿空气干空气+水蒸气n湿空气的湿含量d、热含量h、比热容cp、比体积vH是以含1kg干空气的湿空气所具有的量。n湿球温度是绝热饱和温度，露点温度是等湿饱和温度。12-3 湿物料的性质水分性质n组织构造束缚n分子间力的束缚n自在水n化学结合水n物理化学结合水湿物料的含水量dsdmmM干基水分sdsWmmmM湿基水分水分活度sppa 平衡水分 Me12-4 常压热风枯燥L,T0,d0,0,h0L,T0,d0,0,h01,MW1,m11,MW1,m12,MW2,m22,MW2,m2L,T2,d2,2,h2L,T2,d2,

3、2,h2L,T1,d1,1,h1L,T1,d1,1,h1枯燥计算 质量衡算n求解：水分蒸发量；所需求的空气量；所需求的热量；湿物料添加量;风机功率等。221111WWdMmMmm121222112111WWWWWWsMMMmMMMmmmmn知：干制产品量；产品含水量；湿物料含水量。122111WWMMmm枯燥计算 质量衡算n留意：将湿空气参数与物料变量结合起来，在它们之间进展着传热与传质。1221ddLMMmmddds121221ddmddMMmLsddd121ddmLls枯燥计算 热量衡算LQLhLhQ200LQhhLQ0200Q0h1h2hLQLsqhhlmQq0200010hhlq21h

4、hlqL热损失分析n废气带走热量；n物料带走热量；n什么情况下h1h2？什么情况下h2h1？n从枯燥器外表散失的热量；n枯燥器内设备加热的热量；枯燥器热效率、枯燥效率和蒸发效率%1000121TTTTh%100121seTTTT%10093.100.12121TTdLLmTTLcLmVsHVsD热效率蒸发效率枯燥效率例题-1n空气的温度为30，露点温度为12，问：1当冷却到16时，相对湿度为多少？2有600m3的空气，当温度从30冷却到2时，能失去多少kg水？例题-2n温度为16，相对湿度为65的空气被加热到38，经过食品料层后排出的废气相对湿度为90，求1每kg空气需求多少热量？2)每kg空

5、气去掉多少食品中的水分？n要在10小时内将42000kg含水率为24的物料枯燥至15.5，假设枯燥空气从温度为5，相对湿度为60的环境形状下加热至43，试确定风机的风量m3/h。假定从该物料中排出的废气相对湿度为98，问需求多大的加热器(kJ/h)？例题-3n解题步骤分析121222112111WWWWWWsMMMmMMMmmmm12ddmmmLsvLV或者02hhhhLQ12-5 枯燥实际n物料枯燥过程的推进力和阻力物料枯燥过程的推进力和阻力dxdMAkdtdmwwwdxdTAkdtdmTT热风枯燥和辐射枯燥接触枯燥和微波枯燥n外表汽化控制和内部分散控制外表汽化控制和内部分散控制n外表汽化控

6、制：外表汽化控制：n内部分散控制：内部分散控制：粉末食品，构造疏松食品，枯燥初始阶段大块状食品，构造致密食品，枯燥后期阶段，易构成致密膜食品，畜肉制品等枯燥过程n预热阶段 n等速枯燥阶段n降速枯燥阶段n缓苏阶段n冷却阶段等速枯燥计算cdcdcRMMt0dVMdccLTTdtdMR8.0305.14L37.01.24 L降速枯燥1110lnddddccddccdcdMMMMRMMRMMt例题n用10蔗糖溶液处置过的苹果片的枯燥实验曲线，实验条件是：空气平行流过苹果片，流速3.65m/s。枯燥开场40min，所用空气的干球温度76.7，湿球温度37.8。之后，所用空气的干球温度71.1，湿球温度4

7、3.3。苹果片初始湿基水分为85.4%，堆放厚度0.0127m，求枯燥至湿基水分13时所用的时间。解：解：1)将实验曲线图将实验曲线图(a)转换成图转换成图(b)。2)从例题附图从例题附图(b)可知，降速枯燥阶段存在可知，降速枯燥阶段存在两个阶段，即第一降速阶段和第二降速阶段。因此，两个阶段，即第一降速阶段和第二降速阶段。因此，应采用式应采用式(12-48)计算所用时间。计算所用时间。3)由知条件确定公式中各参数85.54.851004.850dM149.01310013dM5.2dcM4)由图确定公式中各参数0.11dcM35.01dM10.02dM165.0cR11110lnddcddcc

8、ddccdcdMMMMRMMRMMt22112211lnddddcddddccddcMMMMMMMMRMM课堂小结n熟练常压热风枯燥计算方法，掌握物料水分计算方法和空气参数计算间的关系，熟练运用湿空气焓湿图处理枯燥计算问题。n枯燥过程中存在两种控制：即外表汽化控制和内部分散控制，如何调控使枯燥过程到达最正确是食品工程师的义务。n了解常用的枯燥设备构造与特性。思索题n图12-5 当相对湿度5%和10%与温度线100相交后，为什么与湿含量无关？能用公式阐明吗？n对于以外表汽化控制为主的资料，在枯燥工艺设计时如何提高枯燥速率？n物料中的水分在向外迁移时，什么时候以气态为主，什么时候以液态为主？n为什

9、么枯燥完成后，还要冷却？冷冻枯燥原理1Torr托1mmHg133Pa冬天结冰衣服风干？真空冷冻枯燥1、添加压差2、减少阻力温度升华/汽化热kJ/kg饱和蒸气压Pa102477.1122802500.8/2835611.2-102836.5259.9-202838.0103.3-302838.738.0-402838.612.8-502837.83.9-602836.31.08冻干过程除自在水游离水除束缚水结合水Q2Q3下搁板冻结层升华界面干燥层Q1样品瓶上搁板传热控制过程：热量缺乏引起升华速率下降。传热控制过程：热量缺乏引起升华速率下降。传质控制过程：水蒸汽分散的阻力大，引起压力和温度上升，传

10、质控制过程：水蒸汽分散的阻力大，引起压力和温度上升，使冻品融化。使冻品融化。King提出的提出的URIF(uniformly retreating ice front)两个假设：两个假设：1冰晶在冻品中分布均匀；冰晶在冻品中分布均匀；2升华界面后移所升华界面后移所构成的多孔层是绝对干物质。构成的多孔层是绝对干物质。首先建立水蒸气在多孔枯燥层内部的枯燥方程：首先建立水蒸气在多孔枯燥层内部的枯燥方程：枯燥外表至冷阱外表枯燥外表至冷阱外表的摩尔质量分散方程：的摩尔质量分散方程：siPPXRTDG1asmPPRTG2稳态传热与传质稳态传热与传质共晶点、共溶点、塌陷温度与玻璃化温度BCDWeW1a1b1

11、BAb2EHa2W2v优质：根本坚持食品原有的色、香、味、形，维生素优质：根本坚持食品原有的色、香、味、形，维生素和蛋和蛋白质等营养物质损失少。白质等营养物质损失少。v方便：食用或加工前，复水快，可直接食用或烹调。方便：食用或加工前，复水快，可直接食用或烹调。v不用冷藏：密封包装后，可在常温下长期储存、运输不用冷藏：密封包装后，可在常温下长期储存、运输和销售。和销售。v分量轻：满足宇航、旅游等人员需求。分量轻：满足宇航、旅游等人员需求。v本钱高：冻干食品本钱是热风枯燥食品的本钱高：冻干食品本钱是热风枯燥食品的46倍。倍。冻干食品的特点药品冷冻枯燥技术与其它枯燥方法相比具有以下几个特点：冻干在低

12、温下进展，能最大程度防止生物蛋白、激素、疫苗等药品中的活性成份产生变性或失去生物活力。冻干在真空下进展，氧气含量小，能使药品中易氧化的物质得到维护。药品中的挥发性成份能得以尽能够的减少。药品中微生物的生长和酶的作用几乎无法进展。药品冻干后能最好地坚持药品原来的外形。药品冻干后具有较好的复水性。冻干可除去药品中95%以上的水分，使其能在室温或相对较高温度下长期保管。冻干设备的初期投资较大、冻干过程能耗较高 主要组成制制冷冷真真空空加加热热控制干干燥燥机机清洗消毒压力与蒸气体积(冷阱的必要性1克水体积常温常压下1毫升100Pa，-20下1200000毫升RTMmPV 253K KkmolJ8314

13、 18 0.001kg Pa100TRMmP构造冻干机构造食品冻干工艺预处置装盘速冻捕水器温度降至40以下加热真空升华枯燥解吸枯燥包装预冻方法制冷部分1机内：机外：慢速冻结快速冻结表 层区柱 状区晶 粒区冰晶冰 间质搁板捕水器与冻干机性能制冷部分2n捕水器是冻干系统中能耗最大的部件n升华阶段负荷大，解析阶段负荷小。n捕水器构造优化设计是提高系统性能的关键之一n真空阻力小，结霜量大且均匀，易融霜是设计目的。真空与系统性能n真空度过高，虽然降低全压，但对传热不利。n真空泵抽出系统渗入的不凝性气体n捕水器抽出水蒸气n开场阶段真空泵负荷大加热系统供热缺乏：升华热补充不上，呵斥冻干品温度下降，饱和蒸气压随之下降，在捕水器温度不变情况下，水蒸气驱动压差减小。供热过多：升华界面容易融化，此外，升华枯燥层能够出现塌陷。n微波加热法n接触加热法n辐射加热法n接触、辐射混合加热法 冻干赋形/维护剂赋形剂维护剂蛋白质氨基酸醇碳水化合物其它单糖双糖多聚糖人血清蛋白，白明胶甘氨酸，精氨酸，丙胺酸甘露醇，聚乙二醇PEG葡萄糖，果糖乳糖，麦芽糖，蔗糖，海藻糖右旋糖苷，HPCD矿物质，外表活性剂，多聚物，缓冲盐冻干终点判别常规方法：冻干品温度内外一致升华枯燥终了捕水器温度下降升华枯燥终了枯燥箱压力下降解吸枯燥终了实验确定动压丈量技术26543 1压力（Pa）时间（s）本章终了