第八章 喷雾干燥设备 第一节 概述
第八章 喷雾干燥设备 第一节 概述
一、干燥概念 ⚫干燥是利用热能加热物料,使物料 中的水分蒸发而除去或利用冷冻法 使水分结冰后升华而除去水分的单 元操作
一、干燥概念 ⚫干燥是利用热能加热物料,使物料 中的水分蒸发而除去或利用冷冻法 使水分结冰后升华而除去水分的单 元操作
二、干燥的目的 ⚫减小食品的体积和重量,方便运输 或减少运输费用; ⚫可以有效的防止微生物的繁殖; ⚫便于食品贮存和提高使用方便性; ⚫加工出不同风味的产品及其它产品 的辅料
二、干燥的目的 ⚫减小食品的体积和重量,方便运输 或减少运输费用; ⚫可以有效的防止微生物的繁殖; ⚫便于食品贮存和提高使用方便性; ⚫加工出不同风味的产品及其它产品 的辅料
三、物料中水分的分类 ⚫ 1、平衡水分与自由水分 ⚫ 在一定干燥条件下,物料中不能除去的那部分 水分就是平衡水分,而可以被除去的水分为自 由水分,故物料中的总水分 = 平衡水分 + 自 由水分。 ⚫ 2、结合水分与非结合水分 ⚫ 物料的总水分 = 结合水分 + 非结合水分。 ⚫ 借化学力或物理化学力与固体物料相结合的水 分称为结合水分
三、物料中水分的分类 ⚫ 1、平衡水分与自由水分 ⚫ 在一定干燥条件下,物料中不能除去的那部分 水分就是平衡水分,而可以被除去的水分为自 由水分,故物料中的总水分 = 平衡水分 + 自 由水分。 ⚫ 2、结合水分与非结合水分 ⚫ 物料的总水分 = 结合水分 + 非结合水分。 ⚫ 借化学力或物理化学力与固体物料相结合的水 分称为结合水分
四、对流干燥过程
四、对流干燥过程
对流干燥过程的特点: ⚫ 1、对流干燥过程是气固两相间进行的热和质同时反向的传递过程。在 一般情况下,这种质量传递属于单组分单向传递。 ⚫ 2、只要气流中的水汽分压Pw低于湿物料表面所产生的水汽分压Ps, 即△P=(Ps-Pw)﹥0,干燥过程就可以继续进行下去。显然,△P越 大,干燥过程进行得越快,这是干燥过程得以进行的必要条件。 ⚫ 3、作为干燥介质的热空气,既是载热体,又是载湿体。 ⚫ 4、湿物料的升温与水分汽化所需吸收的热量是由干燥介质的温度降低 而提供的,它通过气固两相间的温差传递给湿物料,与此同时,固体 湿物料表面和干燥介质中水汽分压都将变化,因此,热量传递与质量 传递不仅是同时进行的,又是相互制约的。 ⚫ 5、既然对流干燥过程是干燥介质(一般为热空气)与湿物料之间相互 作用的结果,就有必要了解空气和湿物料在干燥过程中的有关性质及 其对过程的影响
对流干燥过程的特点: ⚫ 1、对流干燥过程是气固两相间进行的热和质同时反向的传递过程。在 一般情况下,这种质量传递属于单组分单向传递。 ⚫ 2、只要气流中的水汽分压Pw低于湿物料表面所产生的水汽分压Ps, 即△P=(Ps-Pw)﹥0,干燥过程就可以继续进行下去。显然,△P越 大,干燥过程进行得越快,这是干燥过程得以进行的必要条件。 ⚫ 3、作为干燥介质的热空气,既是载热体,又是载湿体。 ⚫ 4、湿物料的升温与水分汽化所需吸收的热量是由干燥介质的温度降低 而提供的,它通过气固两相间的温差传递给湿物料,与此同时,固体 湿物料表面和干燥介质中水汽分压都将变化,因此,热量传递与质量 传递不仅是同时进行的,又是相互制约的。 ⚫ 5、既然对流干燥过程是干燥介质(一般为热空气)与湿物料之间相互 作用的结果,就有必要了解空气和湿物料在干燥过程中的有关性质及 其对过程的影响
五、恒速干燥阶段与降速干燥阶段 ⚫ 在恒定干燥条件下,干燥过程主要包括两个阶 段:恒速干燥阶段(通常由于物料的预热阶段 时间很短)和降速干燥阶段。 ⚫ 1、恒速干燥阶段 ⚫ 在此阶段中物料表面始终被非结合水分充分湿 润,这是由于物料内部水分表面的扩散速率大 于表面水分的汽化速率,在恒速干燥阶段有以 下特点:
五、恒速干燥阶段与降速干燥阶段 ⚫ 在恒定干燥条件下,干燥过程主要包括两个阶 段:恒速干燥阶段(通常由于物料的预热阶段 时间很短)和降速干燥阶段。 ⚫ 1、恒速干燥阶段 ⚫ 在此阶段中物料表面始终被非结合水分充分湿 润,这是由于物料内部水分表面的扩散速率大 于表面水分的汽化速率,在恒速干燥阶段有以 下特点:
. ⚫ 1)湿物料表面被非结合水所湿润,表面水分充分; ⚫ 2)传热推动力(温度差)以及传质推动力(饱和蒸 汽压差)的值一定,因此,干燥速率的值也一定; ⚫ 3)物料表面的温度近似等于热空气的湿球温度; ⚫ 4)此间段除去了大部分非结合水; ⚫ 5)恒速干燥阶段干燥速率只取决于物料表面水分的 汽化速率,即取决于物料外部的干燥条件,与物料的 性质和含水量无关,因而恒速干燥阶段又称为表面汽 化控制阶段
. ⚫ 1)湿物料表面被非结合水所湿润,表面水分充分; ⚫ 2)传热推动力(温度差)以及传质推动力(饱和蒸 汽压差)的值一定,因此,干燥速率的值也一定; ⚫ 3)物料表面的温度近似等于热空气的湿球温度; ⚫ 4)此间段除去了大部分非结合水; ⚫ 5)恒速干燥阶段干燥速率只取决于物料表面水分的 汽化速率,即取决于物料外部的干燥条件,与物料的 性质和含水量无关,因而恒速干燥阶段又称为表面汽 化控制阶段
2、降速干燥阶段 ⚫ 1)物料湿含量降至临界点以后,水分子从物料内部 向表面的扩散速率开始低于在物料表面水分的汽化速 率,物料表面逐渐出现“干区”; ⚫ 2)随着干燥的进行,物料的温度有所上升; ⚫ 3)随着物料内部含水量的不断减少,水分向表面的 扩散速率也不断降低,于是,汽化表面逐渐向物料内 部移动,干燥速率也就愈来愈低。 ⚫ 4)在此阶段中,干燥速率的大小取决于物料本身的 结构、形态和尺寸,而与外部的干燥介质条件关系不 大,所以降速干燥阶段又称为物料内部扩散控制阶段。 ⚫ 5)此阶段除去的水分为剩余的非结合水分和一部分 结合水分
2、降速干燥阶段 ⚫ 1)物料湿含量降至临界点以后,水分子从物料内部 向表面的扩散速率开始低于在物料表面水分的汽化速 率,物料表面逐渐出现“干区”; ⚫ 2)随着干燥的进行,物料的温度有所上升; ⚫ 3)随着物料内部含水量的不断减少,水分向表面的 扩散速率也不断降低,于是,汽化表面逐渐向物料内 部移动,干燥速率也就愈来愈低。 ⚫ 4)在此阶段中,干燥速率的大小取决于物料本身的 结构、形态和尺寸,而与外部的干燥介质条件关系不 大,所以降速干燥阶段又称为物料内部扩散控制阶段。 ⚫ 5)此阶段除去的水分为剩余的非结合水分和一部分 结合水分
六、干燥设备的新发展 ⚫ 1、大型的自动化的设备普遍使用; ⚫ 2、提高热效率,节约能源; ⚫ 3、先进的附聚技术在干燥过程中的应用; ⚫ 4、奶粉的全自动枕式包装的应用
六、干燥设备的新发展 ⚫ 1、大型的自动化的设备普遍使用; ⚫ 2、提高热效率,节约能源; ⚫ 3、先进的附聚技术在干燥过程中的应用; ⚫ 4、奶粉的全自动枕式包装的应用