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第二十(shí)四篇:西芹熱風幹燥工(gōng)藝研究(2)

信息來(lái)源:本站 | 發布日期: 2007-03-15 13:53:09 | 瀏覽量:849336
關鍵詞:第(dì)二十四(sì)篇:西芹(qín)熱風幹燥工藝研究(2)
2. 2  幹燥條件的考察

2. 2. 1  幹燥溫度對幹燥過程影響 片狀的西芹經90 ℃的熱水燙漂3 min 後(hòu),在風量(liàng)為0. 021 m3 / s(1. 34 m/s) 、裝載為1. 75 kg/ m2 的條件下分別考察了(le)幹燥溫度為60 ℃(濕球溫度35 ℃) 、70 ℃(濕球溫度39 ℃) 、75 ℃(濕球溫度41 ℃) 、80 ℃(濕球溫度42 ℃) 、85 ℃(濕球(qiú)溫(wēn)度44 ℃) 對幹燥過程的影響,得到(dào)的幹燥(zào)曲線見圖5 ,速度曲線(xiàn)見圖6 ,複水性如表(biǎo)3 所(suǒ)示,感官指標差別(bié)不(bú)明顯。


  圖(tú)5顯(xiǎn)示(shì),溫度越高(gāo),經相同時間幹燥(zào)物料的含水量就(jiù)越低。這是(shì)由(yóu)於溫(wēn)度越高,空氣相對濕度就越低,空氣與物料之間的濕度差就(jiù)越大,使得傳熱推動力—溫度差、傳質推動力—濕(shī)度差就越大,幹燥速度(dù)也就(jiù)越大,要達到一定的含水量所需時間就越短。因此,提高幹燥溫度對(duì)過程(chéng)有利。由圖6 可見,在恒(héng)速幹燥過(guò)程中,從60 ℃到70 ℃,它的恒速速率增幅較(jiào)大,以後速率增(zēng)幅就逐漸減小,從熱量損(sǔn)耗考慮,幹燥溫度就不宜過高。再由表3 得(dé)出,雖然隨著幹燥(zào)溫度的升高複水(shuǐ)性也隨之增大,但由於在80 ℃和(hé)85 ℃幹燥情況下複水性相差不大,鑒於物料為熱敏性,溫度過高營養(yǎng)成分被破壞得越多,因此溫度以80 ℃幹燥為宜(yí)。


2. 2. 2  不同風量對幹燥過程(chéng)的影響 片狀的西芹經90 ℃的熱水燙漂3 min 後,在幹燥溫(wēn)度80 ℃(濕(shī)球溫度42 ℃,相對濕度Φ= 0. 33) 、裝載1. 75 kg/ m2的條件下考察了風量分別為0. 015 m3 / s (0.92 m/ s) 、0.018 m3 / s ( 1.14 m/ s) 、0.021 m3 / s ( 1.34 m/ s) 、01024 m3 / s (1.51 m/ s) 、0. 027 m3 / s (1.69 m/ s) 對幹燥過程的(de)影(yǐng)響,得到幹燥曲線見圖7 ,速度曲線見圖8及複(fù)水性(xìng)見表4 ,感官指標差別不明顯。

  

  如圖7 、8 所示,風量越大,經(jīng)相同時間幹燥物料的含水量(liàng)越低。其原因是風量越大,空氣中的(de)含水量越小(xiǎo),空氣與物料(liào)間的濕度差就越大,同時邊界層減薄,傳熱係(xì)數增大幹燥(zào)速度也就越大。因此,提高風量對幹燥過程有利,但風量越大能量損耗也越大。表4 顯示,不同風速下複水性有差別,但相差不大,綜合考慮,以0. 021m3 / s (1. 34 m/ s) 幹燥為佳。

2. 2. 3  不(bú)同物料厚度對幹燥過程的影響 在幹燥溫度為80 ℃、風量為0. 021 m3 / s、裝載1. 75 kg/m2 、片狀的條件下,分別考察了厚度為(wéi)2 mm、3 mm物料的幹燥過程,幹燥曲線見圖9 和速率曲線見圖10 ,感官指標差別不(bú)明(míng)顯。


  如圖10 所示,物料為2 mm 的幹燥速度明顯比物料為3 mm 的(de)快,這是因為物料越薄,水(shuǐ)分越容易從西(xī)芹內部遷移,幹燥速度也就越大,要(yào)達到一定的含水量所需時間就越(yuè)短。因此在實際生產過(guò)程中,物料盡可(kě)能薄。


2. 2. 4  不同裝載量對幹燥過程的影(yǐng)響 在幹燥溫度為80 ℃、風量0. 021 m3 / s、片狀的條件下,分別考察了單層物料(1. 75 kg/ m2 ) 和雙層物料(3. 52kg/ m2 ) 的幹燥過(guò)程,其幹燥(zào)曲線見圖11 和速率曲線見圖12 ,感官指標差別不明顯。

  


  如圖11 、圖12 所示,物料雙層(céng)與單層要達到相同的含水率,雙層所需的幹燥時間要大(dà),這是由於物料層厚,傳遞阻力大;但雙層的幹燥速度比單層的大。這是因為幹燥速(sù)度(dù)是單位時(shí)間單位(wèi)麵積上的水分揮發量,水分(fèn)的揮發量(liàng)與(yǔ)總物料量有關。隻要傳熱(rè)速度足夠快,裝載(zǎi)量(liàng)越多,幹燥速度就(jiù)越高。在實際生產過程中(zhōng), 需要結(jié)合(hé)經濟因(yīn)素考慮(lǜ)合適(shì)的裝載量,可以(yǐ)選擇多層物料幹燥。


2. 3  幹燥過程分析與較(jiào)佳工(gōng)藝條件(jiàn)確定(dìng)
    由幹燥曲線可看出,西芹熱風幹(gàn)燥過程分(fèn)為三個明顯不同的階段,即調整段、恒速幹燥段和降速幹燥段。
    在調整段,氣固兩相進行傳熱和(hé)傳(chuán)質,熱空(kōng)氣傳給西芹的熱量(liàng),一部分用於提高西芹片的(de)溫度,使(shǐ)其由初始溫(wēn)度逐漸提高到熱空氣狀態下的濕球溫度(dù);另(lìng)一部分熱量(liàng)用於汽化水分,故西芹(qín)片含水率下降較慢,幹燥(zào)速度上升,該段所(suǒ)需時(shí)間較(jiào)短。在恒速幹燥段,西芹片維持熱空氣狀態下的濕球溫度不變,熱空氣傳遞給西芹片的熱量全部用於汽化水分,含水率呈直線下(xià)降,幹燥速率基本保持不變。此階段是(shì)幹燥過程的(de)主要階段,所用時間較長,說明其內部組織結構比較疏鬆,幹燥時內部水分的擴散阻力較小,其(qí)內部水分擴散速(sù)率大於表(biǎo)麵水分蒸發(fā)速率。一般而言(yán),恒速幹燥階段越長(zhǎng),製品的(de)品質越好。在(zài)降速幹燥段(duàn),西芹片內部水分移動到表麵的速度(dù)趕(gǎn)不上表麵水分的汽化速(sù)率,表(biǎo)麵局部(bù)出現“幹區”,進而表麵都成為(wéi)幹區(qū),非結合水(shuǐ)分全部(bù)除去,接下(xià)去所汽化的是結合水。此時熱空(kōng)氣傳遞的熱(rè)量,一部分(fèn)用於汽化(huà)水分(fèn),一部分(fèn)用(yòng)於提高西芹(qín)片的溫度,故西芹片含水率下(xià)降速(sù)度變慢,從圖線上可看出有兩個降速階段[5 ] 。同時(shí),由(yóu)圖可見,風溫越高,風速越大,切片越薄,載量多層,幹燥速率就越大,且風(fēng)溫是各個因素之中對幹燥速率影響效應^大的。
    由實(shí)驗結(jié)果可(kě)知,較佳幹(gàn)燥工藝條件(jiàn)為風(fēng)溫80 ℃、風速0. 021 m3 / s (1. 34 m/ s) ,物料選擇(zé)為薄(báo)而雙層。

2. 4  幹燥方程
    采用薄層Page 模型對實(shí)驗數據進行(háng)擬合[ 6 ] ,方程為


  式中: X為(wéi)幹基含水量,kg水/ kg絕(jué)幹(gàn)料; X0 為初(chū)始含水量,kg水/ kg絕幹料; X3 為平衡含水(shuǐ)量, kg 水/ kg絕幹料;τ為時間, s ; K、n為方程參數。將實驗數據分別在(zài)ln[ - lnMR ] 與lnτ坐標上畫圖, MR = ( X -X3 ) / ( X0 - X3 ) , 得到(dào)方程的斜率即為n , 截距(jù)為ln K。

  以ln[ - lnMR ] 為y 軸,lnτ為x 軸, 得到風量0.021 m3 / s 時不同幹燥溫度下和溫度80 ℃時不同幹燥風速下的方程如(rú)下(xià):風量0. 021 m3 / s 時(shí),



各條件(jiàn)下的方程線性相關均較好,說明幹燥方(fāng)程符(fú)合Page 模型(xíng)。

3  結 語
    實驗得出:
    1) 西芹薄片在90 ℃熱(rè)水中燙漂3 min ,為較適宜的(de)預處理條件。
    2) 西芹幹燥呈現出典型的三段脫水性質,即調整(zhěng)階段、恒速階段和降(jiàng)速階段。
    3) 提高幹燥溫度與風量,對強(qiáng)化幹燥過程有利。較佳的幹燥工藝條件為風溫80 ℃、風量(liàng)0. 021m3 / s (1. 34 m/ s) ,物料選擇為薄而雙層。
    4) 西芹熱風(fēng)幹燥後與新鮮(xiān)西芹相(xiàng)比,重量大為減輕,體積減小,從而方便了運輸與儲(chǔ)藏(cáng)。西芹在熱風幹燥後(hòu)其物理性狀保持良好(hǎo),保持原有(yǒu)西芹特(tè)有的色(sè)香味(wèi),在常溫的水中一定(dìng)時間就能(néng)複水,複水後能基本恢複西芹新鮮時的狀態(tài)。
    5) 幹燥方程符合Page 模型。

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