食品工程原理—干燥速率与干燥时间课件

返回8.3 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间8.3.1 物料中所含水分性质物料中所含水分性质8.3.2 恒定干燥条件下的干燥速率恒定干燥条件下的干燥速率8.3.3 恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间8.3.4 恒定干燥条件下降速阶段干燥时间恒定干燥条件下降速阶段干燥时间8.3 干燥速率与干燥时间8.3.1 物料中所含水分性返回8.3.1 物料中所含水分性质物料中所含水分性质一、物料与水分结合方式一、物料与水分结合方式附着水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分。附着水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分。毛细管水分：多孔性物料的孔隙中所含的水分。毛细管水分：多孔性物料的孔隙中所含的水分。溶胀水分：是物料组成的一部分，可透入物料细胞溶胀水分：是物料组成的一部分，可透入物料细胞 壁内，使物料的体积为之增大。壁内，使物料的体积为之增大。二、平衡水分与自由水分二、平衡水分与自由水分1.平衡水分（平衡水分（X*）不能用干燥方法除去的水分。不能用干燥方法除去的水分。8.3.1 物料中所含水分性质一、物料与水分结合方式附着返回2.自由水分（自由水分（XX*）可用干燥方法除去的水分。可用干燥方法除去的水分。X*=f（物料种类、空气性质）（物料种类、空气性质）吸水性弱的吸水性弱的小小2.自由水分（XX*）可用干燥方法除去的水分。X*返回2.非结合水分非结合水分 水与物料无结合力，水与物料无结合力，pw ps。结合水分与非结合水分只与物料的性质有关，结合水分与非结合水分只与物料的性质有关，而与空气的状态无关，这是与平衡水分的主要区别。而与空气的状态无关，这是与平衡水分的主要区别。平衡水分一定是结合水分。平衡水分一定是结合水分。三、结合水分与非结合水分三、结合水分与非结合水分1.结合水分结合水分 水与物料有结合力，水与物料有结合力，pw ps。2.非结合水分 结合水分与非结合水分只与物料返回食品工程原理干燥速率与干燥时间课件返回【例【例7-4】在常压】在常压25下，水分在下，水分在ZnO与空气间的平衡关与空气间的平衡关系为：系为：相对湿度相对湿度 100%，平衡含水量，平衡含水量X*0.02 kg水水/kg干料干料相对湿度相对湿度 40%，平衡含水量，平衡含水量X*0.007 kg水水/kg干料干料 现现ZnO的含水量为的含水量为0.25 kg水水/kg干料，令其与干料，令其与25，40%的空气接触，求物料的自由水分、平衡水分、的空气接触，求物料的自由水分、平衡水分、结合水分和非结合水分。结合水分和非结合水分。【例7-4】在常压25下，水分在ZnO与空气间的平衡关系为返回8.3.2 恒定干燥条件下的干燥速率恒定干燥条件下的干燥速率一、干燥速率定义一、干燥速率定义 单位时间、单位干燥面积汽化水分量。单位时间、单位干燥面积汽化水分量。kg水水/(m2s)恒定干燥条件：空气的温度、湿度、流速及物恒定干燥条件：空气的温度、湿度、流速及物 料接触方式不变。料接触方式不变。8.3.2 恒定干燥条件下的干燥速率一、干燥速率定义返回二、干燥曲线及干燥速率曲线二、干燥曲线及干燥速率曲线 用于描述物料含水用于描述物料含水 量量 X、干燥时间、干燥时间 及及 物料表面温度物料表面温度之间之间 的关系曲线。的关系曲线。1.干燥曲线干燥曲线二、干燥曲线及干燥速率曲线 用于描述物料含水 1.干返回2.干燥速率曲线干燥速率曲线ABC段：恒速干燥阶段段：恒速干燥阶段 AB段：预热段段：预热段 BC段：恒速段段：恒速段CDE段：降速干燥阶段段：降速干燥阶段C点：临界点点：临界点 XC：临界含水量：临界含水量E点：平衡点点：平衡点 X*：平衡水分：平衡水分2.干燥速率曲线ABC段：恒速干燥阶段C点：临界点返回三、恒速干燥阶段三、恒速干燥阶段前提条件：湿物料表面全部润湿。前提条件：湿物料表面全部润湿。汽化速率（传质速率）：汽化速率（传质速率）：kg水水/(m2s)传热速率：传热速率：恒速干燥速率恒速干燥速率三、恒速干燥阶段前提条件：湿物料表面全部润湿。汽化速率（传质返回恒速干燥特点：恒速干燥特点：1.UUCconst.2.物料表面温度为物料表面温度为 tw3.去除的水分为非结合水分去除的水分为非结合水分4.影响影响 U 的因素：的因素：恒速干燥阶段恒速干燥阶段表面汽化控制阶段表面汽化控制阶段 只与空气的状态有关，而与物料种类无关。只与空气的状态有关，而与物料种类无关。恒速干燥特点：1.UUCconst.返回四、降速干燥阶段四、降速干燥阶段实际汽化表面减小实际汽化表面减小汽化面内移汽化面内移降速干燥阶段特点：降速干燥阶段特点：1.2.物料表面温度物料表面温度3.除去的水分为非结合、结合水分除去的水分为非结合、结合水分4.影响影响 u 的因素：的因素：与物料种类、尺寸、形状有关，与物料种类、尺寸、形状有关，与空气状态关系不大。与空气状态关系不大。四、降速干燥阶段实际汽化表面减小降速干燥阶段特点：1.2.返回五、临界含水量五、临界含水量 XC1.吸水性强的物料的吸水性强的物料的XC 大于吸水性弱的物料的大于吸水性弱的物料的 XC2.物料层越薄、分散越细，物料层越薄、分散越细，XC 越低越低3.恒速干燥恒速干燥 uC 越大，越大，XC 越高。越高。五、临界含水量 XC1.吸水性强的物料的XC 大于吸水性弱返回8.3.3 恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间由干燥速率定义式：由干燥速率定义式：对于恒速干燥：对于恒速干燥：UUCconst.恒速干燥所需时间恒速干燥所需时间8.3.3 恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间由干燥速率定义返回UC的来源：的来源：(1)由干燥速率曲线查得由干燥速率曲线查得求取求取 经验关联式：经验关联式：（1）气体流动方向与物料平行）气体流动方向与物料平行w/(m2k)G2500 3000质量流速质量流速kg/(m2 hr)（2）气体流动方向与物料垂直）气体流动方向与物料垂直G4000 20000 kg/(m2hr)UC的来源：求取 经验关联式：w/(m2k)G2返回8.3.4 恒定干燥条件下降速阶段干燥时间恒定干燥条件下降速阶段干燥时间求求U 的方法：的方法：（1）图解积分法）图解积分法（2）近似计算法）近似计算法总干燥时间：总干燥时间：8.3.4 恒定干燥条件下降速阶段干燥时间求U 的方法：