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空气能烘干过程工艺和注意事项

发布时间:2019/6/17 9:49:31  点击次数:78

一、定义

物料烘干,利用热能或结合其他方法把湿物料中的水分去除,从而获得干燥物品的操作过程。相应的有热干模式、冷干模式、冻干模式等。其目的是为了提高物品的稳定性,或便于后续工序处理(如粉碎、保存、运输等),或其他特殊工艺要求(如苹果干、柿饼等食品)

二、物料中的水分

为使物料干燥后达到理想的状态,以及干燥过程中降低能耗,有必要了解物料中的水分组成状态。从源头分析,更有利于解决干燥问题。

物料中水分的状态可以分为:结合水、非结合水、自由水、结晶水

1、 结合水:主要有细胞中的细胞液、细小毛细管中的水分等两部分。去除比较困难。可以降低物料表面湿度来降低细胞表面浓度,让细胞脱水,细胞内水分通过细胞壁(膜)渗到细胞外

2、 非结合水:主要有存在物料表面的润湿水分、物料空隙间的水分、物料粗大毛细管中的水分等三部分。极易从物料中除去

3、 自由水:空气中凝结在物料中可去除的水分,或其他因素造成的物料表面水分。容易从物料中除去

4、 结晶水:化学结合水,如芒硝、硫酸铜等。一般可以采用高温分解反应的方式除去结晶水

三、水分的转移

内部结合水—>非结合水—>水蒸气

外部环境温度、湿度影响,使得水蒸气分压力低于物料表面非结合水(及自由水)的水蒸气压力。物料表面的非结合水(及自由水)源源不断的蒸发扩散到空气中。物料表面的水分减少使得表面与内部平衡水平衡打破(浓度高于内部细胞液浓度),物料内部水分不断渗到表面。不断蒸发、渗透直至物料含水量达到设定要求。

四、影响物料干燥的因素

影响物料干燥主要可以分为两方面:物料自身特性、外部因素。本文阐述同类物料外部因素的影响。外部因素主要有:

1、 物料表面积

物料表面积越大,表面水分蒸发越快,表面积与烘干速度成正比例关系

2、 物料表面的气流(风速)

风速可以分两方面讲:一方面水分蒸发吸收热量,空气不流动的情况下,温度会下降,导致蒸发速度下降。风速越快,传送给物料的热能越多,水分蒸发越快,成正比例关系;另一方面在相同温度下,风速造成水蒸气分压力影响。风速越快蒸发越快,风速提高一倍,蒸发速度提高0.0174倍

3、 环境气压

气压越低,水分蒸发速度越快,采用负压可以提高烘干速度。普通物料不建议刻意采用负压方法,性价比不高。对于挥发性物质含量较高的物料比较适合。

4、 环境温度

温度影响可以分两方面讲:首先温度对水蒸气分压力的影响,温度越高水分蒸发越快。举例说明,在相同相对湿度50%的烘房内,温度50℃是温度40℃蒸发速度的1.67倍。其次温度对物料内部结构的影响,一般物料温度越高内部水分子越活跃,干燥也就越快。不同物料对温度的敏感性存在较大差异。同时,在烘干过程中要防止温度过高对物料热敏成分的破坏。

5、 相对湿度

相对湿度越低,蒸发速度越快。举例:在50℃的烘房内,相对湿度50%是60%蒸发速度1.25倍

五、烘干工艺注意点

每一种物料的烘干工艺要求都不一样,如同样是菊花,黄菊、白菊、金丝皇菊的烘干工艺要求完全不同;陕西、福建、广西三地的柿子烘干工艺也不完全相同。一万种物料可能有二万中工艺。在没有完善的烘干工艺方案前,模仿传统干燥模式是*直接*可靠的方法。再分析烘干过程中测试的数据逐步改进,完善烘干工艺方案

在烘干前充分了解物料特性是关键。比如

1、 微生物含量较高的物料,一定要快速跳过微生物*活跃阶段(如温度在35~41℃,高湿环境下微生物比较活跃)

2、 需要成分转化的物料,必须要加长转化阶段时间,使得充分转化(如柿子烘干过程中纤维素转化为糖分阶段)

3、 易碎物料在干燥的*后阶段要注意温度的波动,温度波动过大会引起热胀冷缩,导致物料破碎

4、 表面颜色有要求的活性物料,干燥过程中不能破坏表面细胞壁。可以前期低温脱水方式除去细胞内水分,也可以高温杀青(软化细胞壁)方式除去细胞内水分

5、 热敏感性强的物料一定要控制好温度,高温会造成成分(药效)破坏

6、 一定要注意假干燥,外干内湿。对于体积较大的物料一定要注意内部水分“缓慢”干燥

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