食品干燥基本知识
第一章食品干燥保藏

《礼记· 少仪》说:“其以乘酒壶、束脩, 一犬赐人或献人。”
第一节 食品干燥保藏的基本原理
第二节 食品干制的基本原理
第三节 食品在干制过程中的主要变化
第四节 食品干制方法
第五节 干制品的贮藏和复水
本章重要的知识点
干制过程的湿热传递
干燥对食品品质的影响 常用的干燥方法
食品干藏 : 在自然条件或人工控制条件下使食 品中水分降低到足以防止腐败变质的水平后, 始终保持低水分进行长期贮藏的过程。
•预热阶段: 物料温度迅速上升 至湿球温度(液体蒸发温度) •恒速干燥阶段:食品表面温度 基本保持恒定不变,介质提供的 能量主要用于水分蒸发。 •降速干燥阶段:食品温缓慢上 升,到达C点后温度迅速上升直 至与介质干球温度相等
D 温度(℃)
A
B
C
干燥时间(h)
由导湿性和热湿传导解释干燥过程曲线特征
干燥速率上升 预热阶段 温度上升 水分略有下降 导湿性引起水分由内向外; 热湿传导相反,但随着内外温 差的减小,其作用减弱
维生素的降解 淀粉的老化 蛋白质的变性 色素的分解 芳香物质的变化
原料的选择 注 意
质地和成熟度
干 制 蔬 菜 原 料
一般选择干物质含量高,内质厚, 组织致密,粗纤维少,新鲜感饱 满,色泽好
干制水果原料
干物质含量高,纤维素含 量低,风味良好,核小皮 薄,成熟度在8.5~9.5成。
2、降速阶段
进入降速阶段,干燥速率随物料含水量的降低 而逐渐下降,干燥机理已转为内部扩散控制, 开始汽化物料的结合水。由于干燥速率降低, 空气对物料对流传热的热流量已大于水汽化带 回空气的热流量,因而物料的温度开始不断上 升,物料表面温度比空气湿球温度越来越大。
食科第四章食品的干燥ppt课件

食品中水分含量与水分活度之间的关系
(Ⅰ)单分子层水, 不能被冰冻,不能干 燥除去。水被牢固地 吸附着,它通过水离子或水-偶极相互 作用被吸附到食品可 接近的极性部位如多 糖的羟基、羰基、 NH2,氢键,当所有 的部位都被吸附水所 占有时,此时的水分 含量被称为单层水分 含量, -40℃不能冻 结,占总水量的极小 部分。
一、水分活度与微生物的关系
1.水分活度与微生物生长的关系 一般情况下,每种微生物均有最适 的水分活度和最低的水分活度,它们取 决于微生物的种类、食品的种类、温度、 pH值以及是否存在润湿剂等因素。
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范围 aw 1.0~0.95
在此范围内的最低水分活度一般所 能抑制的微生物 假单胞菌、大肠杆菌变形杆菌、志 贺氏菌属、克霍伯氏菌属、芽孢杆 菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、一些 酵母 沙门氏杆菌属、 溶副血红蛋白弧菌、 肉毒梭状芽孢杆菌、沙雷氏杆菌、 乳酸杆菌属、足球菌、一些霉菌、 酵母(红酵母、毕赤氏酵母) 许多酵母(假丝酵母、球拟酵母、 汉逊酵母) 、小球菌 大多数霉菌(产生毒素的青霉菌) 、 金黄色葡萄球菌、大多数酵母菌属 (拜耳酵母) SPP、 德巴利氏酵母菌 嗜旱霉菌(谢瓦曲霉、白曲霉、 Wallemia Sebi) 、二孢酵母 耐渗透压酵母(鲁酵母) 、少数霉菌 (刺孢曲霉、二孢红曲霉) 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值
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水分活度(Aw):水分活度是指食品中水分存在的状态,
即水分与食品结合程度(游离程度)。水分活度值越高,结 合程度越低;水分活度值越低,结合程度越高。 水分活度数值用Aw表示,水分活度值等于用百分率表 示的相对湿度,其数值在0-1之间。溶液中水的蒸气分压P与 纯水蒸气压Q的比值,Aw=P/Q 。
第二章第二节食品干燥机制

第二章第二节食品干燥机制食品干燥是一种常用的食品加工技术,通过去除食品中的水分,可以延长食品的保质期并增加稳定性,同时还可以减轻食品的重量和体积,方便保存和运输。
食品干燥的机制是指食品中的水分从食品体内迁移至食品表面,并通过蒸发从食品表面释放出去的过程。
本节将详细介绍食品干燥的机制。
食品干燥的机制主要包括传质机制、传热机制和水分迁移机制。
首先是传质机制,即水分从食品内部迁移到食品表面的过程。
食品中的水分主要以自由水和结合水的形式存在。
自由水是指食品中能够自由流动的水分,而结合水则是指以化学键的形式与食品分子结合的水分。
食品干燥过程中,水分的传质主要由两种机制驱动:扩散和对流。
扩散是指分子自发地从浓度较高的区域向浓度较低的区域移动的过程,而对流是指通过外加的压力差或温度差形成的气流或液流的移动。
在食品干燥过程中,一般都是通过温度差来实现水分的传质。
温度差使得食品内部的水分增加动力,移动到食品表面,并通过蒸发释放出去。
对于低温干燥,如恒温干燥,传质主要是通过扩散实现的;而高温干燥,如热风干燥,传质则主要是通过对流实现的。
其次是传热机制,即热量从外部传递到食品内部以提供干燥过程中所需的热量。
传热机制可以通过传导、对流和辐射来实现。
传导是指热量通过直接的分子碰撞传递的过程。
在食品干燥中,热量首先通过食品外表面传导到食品内部,然后通过传质机制传递到食品表面。
传热过程中还伴随着对流现象,即热量通过流体的运动来传递。
对于热风干燥等高温干燥方式,热量通过对流来传递。
此外,辐射也是一种重要的传热机制。
在食品干燥过程中,热源可以通过辐射方式传递热量给食品,这种辐射可以是可见光、红外线或微波辐射等形式。
最后是水分迁移机制,即食品中的水分从食品内部向食品表面迁移的过程。
水分迁移受到传质和传热机制的影响。
传质通过扩散和对流来驱动水分从食品内部向食品表面的迁移;传热则通过传导、对流和辐射来提供干燥过程中所需的热量。
食品干燥机制的理解对于掌握食品干燥的方法和技术非常重要。
食品冷冻干燥的原理

食品冷冻干燥的原理食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。
它通过将食品在低温下冷冻,然后将冷冻的食品在真空条件下加热,使水分从食品中直接转化为水蒸气,达到干燥的目的。
食品冷冻干燥的原理主要涉及到三个关键步骤:冷冻、干燥和真空。
食品冷冻干燥的第一步是冷冻。
将食品放入低温环境中,一般为零下20度至零下50度的温度范围内,使食品迅速冷却。
冷冻的目的是将食品中的水分转化为冰晶形式,从而减少食品中的水分含量。
接下来是干燥的过程。
在冷冻后,食品中的冰晶会转化为水蒸气,这个过程称为升华。
升华是物质从固态直接转化为气态的过程,跳过了液态阶段。
在冷冻食品中,通过升华过程将水分从食品中脱除,可以保持食品的营养成分和口感。
最后是真空的环境。
在干燥的过程中,为了加速水分的升华,需要在食品周围建立一个真空环境。
真空环境下的压力较低,可以降低水的沸点,使水分更容易从固态转化为气态。
同时,真空环境下还可以减少氧气的存在,防止食品氧化和变质。
食品冷冻干燥的原理,可以通过控制冷冻和干燥的时间、温度和真空度来实现。
首先,冷冻的时间和温度要根据不同食品的特性来调整,以确保食品能够充分冷冻。
然后,干燥的时间和温度也需要根据食品的特性来调整,以保持食品的质量和营养成分。
最后,真空的度数也需要根据食品的特性来选择,以保证水分充分升华。
食品冷冻干燥的原理有许多优点。
首先,由于食品在低温下进行干燥,可以大大减少食品的营养流失,保持食品的色、香、味和口感。
其次,冷冻干燥可以在食品中保留多种活性成分,如维生素和酶等,有助于提高食品的保健功能。
此外,冷冻干燥后的食品体积轻巧,易于储存和运输,延长了食品的保质期。
然而,食品冷冻干燥也存在一些局限性。
首先,冷冻干燥的过程时间较长,会增加生产成本。
其次,由于需要建立真空环境,设备成本也较高。
此外,某些食品在冷冻干燥过程中可能会发生结构变化,影响食品的口感。
总结起来,食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。
【完整】食品干燥技术资料PPT

冷冻干燥特点
• 特点:1)最大限度地保存食品的色香味;对热敏性物质特别适合,
能保存食品中营养成分; 由流程示意图,空气由预热器加热至一定温度进入干燥器,与进入干燥器的物料相接触,空气将热量以对流传热方式传给湿物料,表
面水分被加热汽化成蒸汽,扩散进入空气,最后又干燥器的另一端排出。
奶粉喷雾干(燥的2)原理是在将浓真缩空乳借和用机低械温力量下,通操过作喷雾,器将微乳生分散物为雾的状生的乳长滴,和增酶加了的其表作面用积,受同时到雾抑滴和制热风;接可触,雾滴被
喷雾干燥是以单一工序将溶液、乳浊液、悬浮液或黏糊状物料加工成粉状、颗粒状干制品的一种干燥方法。
大部分液态水变为固态冰,然后提供低温热源, 但同时,设备较复杂,占地面积达,一次性操作复杂 较多
(3) 脱水彻底,干制品重量轻,体积小,占地面积小,运输方便; 辐射干燥:辐射干燥是利用红外线、远红外线、微波等能源,将热量传递给物料的干燥方法,可在常压或真空下进行。
干燥成球形颗粒落入干燥室的底部,水蒸气被热风带走,从干燥室排风口排出。
(4) 复水快,除食用去方便95%-99%以上的水分,产品能长期保存而不变质;
但同时,设备较复杂,占地面积达,一次性操作复杂 较多
可除去95%(-993%)以上的脱水水分,彻产品底能,长期干保存制而品不变重质;量轻,体积小,占地面积小,运输方便;
喷雾干燥是以单一工序将溶液、乳浊液、悬浮液或黏糊状物料加工成粉状、颗粒状干制品的一种干燥方法。
应 大用米:、喷 面雾 粉(干 的燥 干4)可 燥应 、用 杀复于虫乳 、水、 防快蛋 霉白 处,、 理糖 。食类用、谷方类、便饮料、香料、酵母等制品中
辐射干燥:辐射干燥是利用红外线、远红外线、微波等能源,将热量传递给物料的干燥方法,可在常压或真空下进行。 由流程示意图,空气由预热器加热至一定温度进入干燥器,与进入干燥器的物料相接触,空气将热量以对流传热方式传给湿物料,表
第12章食品干燥原理

湿空气的几个温度之间的关系:
对于不饱和湿空气,有 t>tm>td;
对于饱和湿空气,有 t=tm=td。
第12章食品干燥原理
2.湿空气的湿焓图及使用方法
• 2.1 湿空气的湿焓图(H-I图)
第12章食品干燥原理
见书P791,Fig12-5,本图是在总压强等于 101.33 kPa下绘制的。
第12章食品干燥原理
由上两式可得: H2HmI2ImL1
H H I I L 第12章食品干燥m原理 1
m1
2
可见,混合点m(在H-I图上)位于1,2 两状态点的联线上,且m点划分线段1-2,使
2 m L 1 (杠杆定律)。 1m L2
第12章食品干燥原理
同时可由上两式解得:
Hm
L1H1 L1
L2H2 L2
,
Im
L1I1 L1
第12章食品干燥原理
2)由湿空气的任意两个独立参数在H-I图上确定 状态点A。
a)已知t,tm b)已知t,td c)已知t,φ
第12章食品干燥原理
3. 湿空气的基本状态变化过程
• 3.1 间壁式加热和冷却以及冷(却)凝减
湿过程 1)间壁式加热和冷却 特点:等湿过程,过程线为直线,加热↑,冷 却↓。
湿球温度形成的原理:因物质交换(湿度不同) 导致热量交换,最终达到热、质的传递平衡。
第12章食品干燥原理
传热达平衡时,有:
Q A (t tm ) k H A (H s H )Lv
或
tmtkH Lv(Hs H)
式中:Hs-液滴表面空气层的饱和湿含量
第12章食品干燥原理
kH-气化系数,kg/(m2·s); LV-水在tm下的汽化潜热,kJ/kg; α-对流传热系数,kW/(m2·℃);
食品真空干燥的原理

食品真空干燥的原理食品真空干燥是一种通过在低压环境下蒸发水分,使食品中的水分迅速蒸发,从而实现干燥的食品加工方法。
其原理主要包括物理原理和化学原理。
物理原理方面,真空干燥主要利用低温低压条件下水的汽化特性来实现食品的干燥。
在低压环境下,水的沸点降低,蒸发速度加快。
同时,真空状态下,水分子的蒸发速度增大,表面张力降低,加速了水分子从食品中脱离的过程。
由于低温低压条件下水的蒸汽压低于食品的水分压强,使得水分子从食品中蒸发出来,从而实现食品的干燥。
化学原理方面,真空干燥过程中,食品中的水分子由于低温与低压的作用,分子间的相互作用力减小,进一步增加了水分子的脱离率。
此外,在干燥的过程中,真空蒸发还能减少氧气对食品中的营养成分的氧化作用,从而保留更多的食品营养成分。
具体而言,食品真空干燥的过程可以分为预冷、冷冻、真空干燥和解冻几个步骤。
首先,预冷。
将食品放置在真空密封容器中,通过冷却介质的传热作用,使食品的温度逐渐降低。
预冷的主要目的是减少真空干燥过程中食品的温度升高,避免食品的结构破坏、脱水不均匀等问题。
接下来是冷冻步骤。
将预冷好的食品放入低温冷冻室中,使得食品的温度快速降低,从而形成冷冻状态。
冷冻可以减慢食品中水分的扩散速度,防止食品外层水分被蒸发过多。
然后是真空干燥步骤。
在设备中建立一定的真空度,通过设备内外的压差,使食品中的水分子从高压处向低压处蒸发。
在这个过程中,设备会抽取食品中的水分,并将其转化为蒸汽,从而迅速实现食品的干燥。
最后是解冻步骤。
将真空干燥结束后的食品从低温环境中取出,使其逐渐回到常温状态。
解冻步骤的目的是恢复食品的冻结结构,防止干燥过程中食品的变形、变质等现象。
需要注意的是,在整个真空干燥过程中,需要严格控制干燥的温度和时间。
过高的温度和时间会导致食品的热敏感性成分损失、质地变硬等问题,而过低的温度和时间又容易导致脱水不充分、干燥不均匀等问题。
食品真空干燥有许多优点。
首先,它可以在较低的温度下进行干燥,避免了高温烘干过程中的营养成分损失。
食品干燥工艺

食品干燥工艺食品干燥工艺是将食品中的水分通过加热、通风、真空等方式蒸发除去的过程。
干燥工艺可以延长食品的保质期,减少食品的重量和体积,方便储存和运输,同时还能保持食品的营养成分和口感。
食品干燥工艺有多种方法,常见的包括自然风干、太阳能干燥、热风干燥、真空干燥、喷雾干燥等。
每种方法都有其适用的食品和特点。
自然风干是最古老的干燥方法之一,它利用自然气候条件下的风力和太阳辐射热来使食品中的水分蒸发。
这种方法适用于一些不易变质的食品,如蔬菜、水果等。
但是自然风干的速度较慢,易受环境影响,且对食品的质量控制较难。
太阳能干燥是利用太阳能来加热和蒸发食品中的水分的方法。
太阳能干燥设备通常由太阳能集热器和干燥室组成。
太阳能集热器将太阳能转化为热能,然后通过对食品进行加热来蒸发水分。
这种方法适用于一些对温度和湿度要求较高的食品,如草莓、蘑菇等。
但是太阳能干燥的效率较低,且对天气的依赖性较大。
热风干燥是通过将热风通过食品进行加热,使食品中的水分蒸发的方法。
热风干燥设备通常由加热器、通风系统和干燥室组成。
加热器产生热风,经过通风系统将热风送入干燥室,食品在干燥室中获得热风的热量,从而蒸发水分。
这种方法适用于一些对干燥时间要求较高的食品,如肉制品、海鲜等。
但是热风干燥的能耗较大,且对食品的温度控制较为困难。
真空干燥是通过在低压条件下进行加热,使水分直接从固态转化为气态的方法。
真空干燥设备通常由真空室、加热器和冷凝器组成。
食品被置于真空室中,通过加热器对食品进行加热,水分蒸发后通过冷凝器冷凝成水。
这种方法适用于一些对食品形状和颜色要求较高的食品,如奶粉、蔬菜片等。
但是真空干燥设备成本较高,操作要求较为严格。
喷雾干燥是将液态食品通过喷嘴雾化成小颗粒,然后通过加热和通风使水分蒸发的方法。
喷雾干燥设备通常由喷雾器、加热器和干燥室组成。
液态食品通过喷嘴喷出形成小颗粒,然后在干燥室中通过加热和通风使水分蒸发,形成干燥的食品粉末或颗粒。
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第12章 食品干燥原理12.1 主要公式12.1.1湿空气的热力学性质 1) 绝对湿度和相对湿度绝对湿度为单位体积湿空气中水蒸汽的含量。
TR p v vv =ρ (kg/m 3) (12-1)sv s v p p =ρρ=φ(12-2)式中,p v -水蒸汽分压,Pa ; p s -饱和水蒸汽分压,Pa ;v ρ-水蒸汽的密度,kg/m 3;s ρ-饱和水蒸气的密度,kg/m 3;R v -水蒸汽的气体常数,461.5 J/(kg ·K)。
2) 湿含量湿含量是对单位质量干空气而言所含水蒸气的质量。
ss v v p P p p P p d φ-φ=-=622.0622.0 (kg 水蒸气/kg 干空气)(12-3)式中,P -湿空气压力,是干空气分压力和水蒸气分压力之和。
3) 湿空气的比热容和比体积湿空气的比热容是以单位质量干空气为计算基础,即含1kg 干空气的湿空气温度升高1K 所需吸收的热量,它应等于1kg 干空气升温所需的热量和d kg 水蒸气升温所需热量之和。
d C C C v a H += (J/kg 干空气·K)(12-4)式中,C H 、C a 、C v -分别表示湿空气、干空气和水蒸气的比热容,kJ/(kg ·K)。
因为干空气和水蒸气在温度0~120℃范围内的平均定压比热容分别约为 1.0和1.93kJ/(kg ·K),故有d C H 93.10.1+=(kJ/kg 干空气·K) (12-5)湿空气的比体积H v 是指含有单位质量干空气的湿空气所占有的体积(m 3/kg 干空气)。
()d PTR v a H 608.11+=(m 3/kg 干空气) (12-6)4) 湿空气的热含量湿空气的热含量或焓h 是指含单位质量干空气的湿空气的焓。
具体应用时,以0℃时干空气和液态水的焓值为零作为计算起点。
()d T d h 250093.10.1++= (kJ/kg 干空气)(12-7)5) 干球温度和湿球温度)(d d L k T T s vd M --=α(℃)(12-8)式中,T M -湿球温度,℃; T -干球温度,℃;s d —液滴表面空气层的饱和湿含量; d k —气化系数;α-对流换热系数,(W/m 2·℃);v L —水的气化潜热。
6)湿空气混合后状态点在焓湿图上,根据下式确定,)31()23(21--=L L m m (12-9)或通过计算确定,2122113m m d m d m d ++=(12-10)2122113m m h m h m h ++=(12-11)式中,1m 、2m -分别为1、2状态点处的气体质量; 1h 、2h -分别为1、2状态点处的焓; 1d 、2d -分别为1、2状态点处的湿含量。
12.1.2 干燥计算食品水分又称为食品含水率,以百分数或小数表示,水分的表达方法有干基水分和湿基水分两种。
1) 干基水分 干基水分为食品中含有水的质量与干物质的质量之比,dsd m m M =(12-12)式中,d M —干基水分(小数);s m —食品中水的质量; d m —干物质质量。
2) 湿基水分 湿基水分w M 以湿物料的质量为分母sd ss w m m m m m M +==(12-13)式中,m —湿物料质量。
两者之间的换算关系为w wd M M M -=1(12-14)ddw M M M +=1(12-15)3)水分活度a RT p pRT sln ln0==-μμ (12-16)式中,μ-物料中水分的化学势;0μ-纯水的化学势;p -物料中水的蒸汽压; p s -同温度下纯水的蒸汽压;a -物料中水分的活度。
对于纯水,活度a 0=1,对于与物料相结合的水分,a<1。
4) 产品量和汽化水分量干燥产品量为,)M ()M (m m w w 211211--= (kg/h)(12-17)水分汽化量为,121222112111w w w w w w s M M M m M M M m m m m --=--=-=(kg/h) (12-18)式中,M w1、M w2-分别为干燥前和干燥后的湿基水分;m 1、 m 2-分别为干燥前每小时处理的湿物料量和干燥后每小时的产品量; m s -每小时汽化水分量。
5) 空气消耗量121d d m L l s -==(kg 干空气/kg 水分) (12-19)式中,l -汽化1kg 水分所消耗的干空气量,称为单位质量空气消耗量。
21d d ,-分别为进入干燥室和离开干燥室空气的湿含量;L -通过干燥室的干空气量。
6) 热耗量∑=-L q h h l )(21(12-20)式中,∑Lq-因物料、运输机械的出入和干燥室的散热,对汽化1kg 水分所造成的热损失,kJ/kg 水分。
21h h ,-分别为进入干燥室和离开干燥室空气的焓; 7) 干燥器的热效率、干燥效率和蒸发效率干燥器的热效率是指空气在干燥室内放出的显热量与空气在预热器中获得的热量之比。
%1000121⨯--=ηT T T T h(12-21)干燥效率,多数人认为用于蒸发水分所需的热量与干燥室内空气放出的显热量之比。
)T T (LC L m H vs D 21-=η%)T T )(d ..(L L m vs 10093100121⨯-+=(12-22)干燥器的蒸发效率是指干燥室内的实际蒸发能力与排气完全被水蒸气饱和的理想蒸发能力之比。
可近似为,%100121⨯--=ηse T T T T(12-23)式中 T 1-干燥室进口湿空气温度;T 2-干燥室排风温度; T 0-进入预热器湿空气温度;T s -进入干燥室的湿空气的绝热饱和温度; C H —湿空气的比热容; L V —水的汽化潜热; m s —水分汽化量。
12.1.3 对流干燥理论1) 物料干燥过程的推动力和阻力由水分梯度而引起的内部水分扩散速率dt dm w 可表示为,dxdM Ak dt dm ww w -= (12-24)由温度梯度引起的水分扩散速率dt dm T 可表示为,dxdTA k dt dm T T -= (12-25)上述两种梯度均存在于物料内部,故水分传递应是两种传递水分的代数和,即T w s m m m +=(12-26)式中,T k -由温度梯度引起的水分扩散系数;w k -由水分梯度引起的水分扩散系数;dx dM w -水分梯度;dx dT -温度梯度;A -干燥物料的表面积。
2) 干燥速率和干燥特性曲线干燥速率是单位时间内被干燥物料所能汽化的水分,其表达式为,dt dmdt dm U s -==dtdM m dd-= kg 水/h(12-27)干燥特性曲线包括水分随干燥时间而变化的曲线)(t f M d =,温度随时间而变化的曲线)(t f T=及干燥速率随时间而变化的曲线)(t f dtdM d=。
3) 等速干燥速率等速干燥阶段即是表面汽化控制段,因而干燥速率可以从理论上加以确定。
对于热风从物料层表面流过的干燥情况,可按湿球温度的原理进行分析。
)(M v d dT T A L m dtdM -=-α dv M d c cL T T dt dM R ρα)(-=-=(12-28)式中,c -料层厚度,m ;d ρ-干物料的密度,kg/m 3。
同理,我们可以得出边长为a 的正方体物料的干燥速率dv M c aL T T R ρα)(6-=(12-29)边长为2a 厚度为c 的矩形物料的干燥速率⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=c a cL T T Rd v M c 23)(ρα (12-30)对于上式中的对流换热系数α,它与气流和料层的相对运动方向、气流与颗粒的接触状态等有关。
①气流平行流过料层8.0305.14L =α (W/m 2·K) (12-31)* *式中,L 为空气质量流速,kg/(m 2·s),上式适用于L =0.7~5.0 kg/(m 2·s)。
②气流垂直穿过料层37.01.24L =α (W/m 2·K)(12-32)上式适用于L =1.1~5.5 kg/(m 2·s)。
③固体悬浮于气流中⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ν+λα5.0054.02a p p a u d d =(W/m 2·K) (12-33)式中,d p -颗粒直径,m ;a λ-空气导热系数,W/(m ·K); ν-空气的运动粘度,m 2/s ;u 0-颗粒沉降速度,m/s 。
④流化干燥5.1004.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛νλ=αa p pau d d (W/m 2·K) (12-34)式中,u -流化介质空气的流速,m/s 。
4)等速干燥时间⎰⎰-==c dcd t M M dcc dMR dt t 01cdcd R M M -=0 (s)(12-35)式中,M dc -由等速干燥转变为降速干燥时转换点的水分,称为临界水分;M d0-物料初始水分。
5) 降速干燥若干燥速率与物料水分近似为线性,则降速干燥时间可按下列各式计算,①仅有一个降速干燥段的情况⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-d dc c dc c M M R M t t ln (12-36)总干燥时间为等速干燥与降速干燥时间和。
⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=d dc c dc c dc d M M R M R M M t ln 0 (12-37)②具有两个降速干燥段的情况⎪⎪⎭⎫⎝⎛---+-=11110ln d dc d dc c d dc c dc d M M M M R M M R M M t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----•-+22112211ln d d d dc d d d dc c d dc M M M M M M M M R M M(12-38)式中,M d1-第一降速干燥阶段物料剩余水分;M dc1-第二临界点的临界水分; M d2-第二降速干燥阶段物料剩余水分;若干燥速率与物料水分呈较强非线性,则降速干燥时间可按下式计算⎰=1d dnM M dR dM t (12-39)6) 由模型拟合确定干燥时间)(e d dM M K dtdM --= (12-40)Kt e MR -=(12-41)ed ed M M M M MR --0=式中,K -干燥常数,与物料种类及干燥介质状态有关;e M -干基平衡水分;MR -水分比。
12.1.4 食品冷冻干燥1) 传质控制下的冷冻干燥速率模型大平板冰面均匀后退模型,简称(URIF)模型。
它的两个主要假设条件是:1)冰晶在食品中是均匀分布的;2)升华界面后移所形成的多孔层是绝干物质。
在此基础上,水蒸气在多孔干燥层内以及干燥层表面至冷阱表面的质量连续方程为,()()s i a s mp p XRTD p p RT m -=-α=(12-42)式中 m —冰的升华速率,kg ·mol / (m 2·s);—食品表面对流传质系数,m/s ;—气体常数,8314.34[m 3·Pa / (kg ·mol ·K)]; —冻结食品中冰的温度,℃;i a s p ,p ,p —分别是食品表面、冷阱表面和食品升华界面的水蒸气压力,Pa ;其值可由教材表12-2查得;—水蒸气扩散系数,m 2/s ; —食品多孔干燥层厚度,m 。