干燥

4、干燥过程物料中水分的划分 （1）按物料与水的结合方式ຫໍສະໝຸດ Baidu
①化学结合水 水分与物料以离子或分子的方式结合，不能用干燥法除去。 ②物理化学结合水 包括吸附、渗透、结构水分，与物料的结合强。 ③机械结合水 包括毛细管、空隙、润湿水分，与物料的结合弱。 （2）按水分去除的难易程度分类（与空气的状态无关） ①结合水分 包括物理化学结合水和小毛细管水分 aW＜ 1 ，去除较困难。 ②非结合水分 包括大毛细管水分、空隙水分 和润湿水分，机械地附于物料的表面结合力弱。 非结合水分 特点 aW= 1 ，去除较易。
二、湿物料中水分的表示方法
1、湿物料中含水量的表示 （1）湿基含水量w 以湿物料作为计算的基准，即质量分率。 （2）干基含水量x 以绝干物料作为计算的基准，即质量比。
mw mw w m mw ms
mw mw x ms m ms
w x 1 w
w
x 1 x
2、湿物料中的水分活度
为反映湿物料中水的生物化学可利用性和在物料变质机制 中水的作用，引入水分活度，关系到食品的保藏性。通常将 湿物料表面附近的水蒸气分压与同温度下 p 水的饱和蒸汽压之比，为定义水分活度： aW
3、物料的吸湿和解湿
ps
aW与食品保藏有关外，还决定了干燥进行的方向和速率。 的空气接触时，可能发生三种情况： 当湿物料与一定T、 （1）若aW＞ ，即p＞pv ，水分从湿料向空气转移，为解湿。 （2）若aW＜ ，即p＜pv ，水分从空气向湿料转移，为吸湿。 （3）若aW= ，即p=pv ，无水分转移为平衡过程。对应湿空 气的相对湿度称平衡相对湿度 e ；湿物料的含水量称平衡 含水量xe ，为干燥过程的极限。 在一定温度下，吸湿或解湿过程aW～x的关系称吸湿或解 湿等温线（呈S形状，不重合，并且解湿线高于吸湿线，通过 实验测定，或GAB方程式计算）。
对干燥器作水分的物料衡算： mS x1 + L H1 = mSx2 +L H2 因而干燥过程（kg/h）：水分蒸发量 W = mS（x1 －x2）= L（H2－H1） 绝干空气用量 L = W/（ H2－H1） 新鲜空气用量 L’ = L（1 + H0） 干燥产品量 m2 = m1（1－w1 ）/（1－w2 ）= m1－W
其中:h2－h0 =（1.01+1.88H2)+2500H2－(1.01+1.88H0)－2500H0－1.88H0T2+1.88H0T2
=（1.01+1.88H0)(T2－T0)+(2500+1.88T2)(H2－H0)
∴ Q = L （1.01+1.88H0)(T2－T0) +m2 CS（ θ2 －θ1） +W (2500+1.88T2 － CW θ1) + QL=Q1 +Q2 +Q3 + QL
即为干燥系统热量衡算方程式，可见加入的热量用于： ①加热绝干空气需热量Q1 ； ②物料升温需热量Q2 ；
③汽化水分需热量Q3≈W△vh； ④ 热损失 QL 。
3、干燥器的热效率

Q3 W v h Q L(h1 h0 )
干燥过程的经济性取决于η，一般η=40～50%。提高η的措施：①降低 空气出口温度T2 ；②提高空气进口温度T1 ；③采用部分废气循环与新鲜 空气混合使用，或将废气预热空气、湿物料回收余热；④注意设备、管道 的保温，减少热损失。 例8-3题
自由水分
（3）按水分能否用干燥方法去除分类
（与物料和空气的状态有关）
结合水分
①自由水分 物料与一定T、H的空气接触时， 采用干燥方法能去除的水分。 ②平衡水分 物料与一定T、H的空气接触时， 采用干燥方法不能去除的水分。用xe 表示， ，物料种类），为干燥去湿的极限。 xe = f（T，
平衡水分

三、干燥过程静力学（考察湿空气和物料接触时的变化方向和限度，仅
涉及到量的问题，以对流干燥过程为例）
L T1 H1 h1 新鲜空气 L T0 H0 h0 预热器 产品 m2 w2 θ2 x2 mS QL 干燥器 L T2 H2 h2 废气 湿物料 m1 w1 θ1 x1 Ms
Q
1、干燥过程的物料衡算
（1）对流干燥 以热空气为干燥介质，与湿料接触时将热量以对流传热的 方式传给湿料，使其中水分汽化，同时带走水蒸气使湿料得以干燥。过程 既有传热又有传质，空气既是载热体又是载湿体。
（2）传导干燥 热量通过壁面以热传导方式传给湿料，使其中水分汽化， 空气带走水蒸气使物料得以干燥。空气只起载湿作用。 （3）辐射干燥 能量以电磁波形式由辐射器发射到湿料表面，被吸收后转 为热量将水分加热汽化并被空气带走。包括红外线干燥和微波干燥。
[ mS = m1 （1－w1 ）= m2（1－w2 ）] 2、干燥过程的热量衡算 （1）预热器供热量 Q = L（h1 －h0 ）= L（1.01－1.88H0)(T1 －T0）
（2）干燥系统热量衡算：Q + Lh0 +（m2 CS+ WCW）θ1= Lh2 +m2CSθ2 +QL
Q = L（h2 － h0）+m2 CS（ θ2 －θ1） － WCW θ1 + QL
4、干燥过程空气状态的变化（依据干燥器中焓的变化）
（1）绝热（等焓）干燥过程 设N= WCW θ1 － m2 CS（ θ2 －θ1） － QL为物料带入带出热量和散热量净值。 若在干燥过程: N=0 ， 则 ： h Q=L（ h2－h0） = L（h1－h0） ∴ h2 = h 1 C2 在干燥器中空气经历等焓过程（B→C）。 C 显然该过程ε=0，为等焓增湿降温过程。 C1 （2）实际（非等焓）干燥过程 ①焓值减小过程 若在干燥过程: N＜0 ， 则 ： Q=L（ h2－h0）－N = L（h1－h0） H1 H2 H ∴ h2 ＜ h1 在干燥器中空气经历减焓过程（B→C1），该过程ε＜0，为减焓增湿降温过程。 ②焓值增大过程 若N＞0 ，则 L（ h2－h0）+N = L（h1－h0）∴ h2 ＞ h1 在干燥器中空气经历增焓过程（B→C2），该过程ε＞0，为增焓增湿降温过程。 实际（非等焓）干燥过程空气出干燥器的状态点需根据具体情况确定，有 时也采用中间加热空气的干燥过程。例题8-4