食品干燥技術(shù)

1、食品干燥技術(shù)課程作業(yè)1采用托盤干燥機(jī)干燥濾餅，初水分Xi=0.4 kgw/kgs, 終水分Xo=0.12 kgw/kgs。濕物料的密度為1200kg/m3，干燥機(jī)有15個(gè)盤，裝料深度1.5cm，盤長(zhǎng)0.75m，寬1.2m，上下盤間距0.1m。采用平行流干燥，熱風(fēng)沿托盤長(zhǎng)度方向流動(dòng)，風(fēng)量3m3/s，進(jìn)風(fēng)溫度70，濕球溫度30。估算干燥時(shí)間？另：小型干燥試驗(yàn)顯示，該物料的干燥分為3個(gè)階段。臨界水分為Xcr=0.38 kg w/kg s， 在第二、第三干燥段可以采用擴(kuò)散模型描述，在第二階段為內(nèi)外同時(shí)控制，水分?jǐn)U散系數(shù)為2.5×10-9 m2/s，對(duì)流水分傳遞系數(shù)為k =1.61×

2、10-6m/s；第三干燥階段為外控階段，水分?jǐn)U散系數(shù)為5×10-10 m2/s；兩階段間的臨界水分0.18 kg w/kg s。等溫吸濕試驗(yàn)顯示，在干燥空氣狀態(tài)下的平衡水分為Xe=0.02 kg w/kg s。干燥引起的收縮隨水分變化可表示為b/b0=0.6+0.4(X/X0). 提示：第二干燥段： 第三干燥段：2干燥土豆片，產(chǎn)量500 kg/h, 從水分78%干燥至8%（濕基），進(jìn)料溫度45，出料溫度80；空氣溫度20，RH30%，加熱至90后用于干燥，氣流量2800kg/h，土豆片干物質(zhì)的比熱為1.85kJ/kgK, 計(jì)算廢氣的溫度？提示：水在一定溫度下的飽和蒸汽壓Ps可由Ant

3、oine經(jīng)驗(yàn)方程求出：（Pa）3有濕淀粉需要干燥，你選擇哪種干燥形式？該干燥形式有什么特點(diǎn)？對(duì)干燥過(guò)程做簡(jiǎn)單描述，整個(gè)干燥系統(tǒng)包括哪些設(shè)備？并用工藝圖的形式表示出來(lái)。要求：1、必須為手寫；2、最后一次上課時(shí)交作業(yè)。解1：與熱風(fēng)接觸的物料面積Ap=15×0.75×1.2=13.5m2用于進(jìn)風(fēng)的面積Ag=15×(0.1-0.015) ×1.2=1.53m2干燥一個(gè)批次時(shí)的物料: 濕重=1200×13.5×0.015=243kg 干重Ft=243/(1+0.45)=167.6kg進(jìn)口熱風(fēng)的其它狀態(tài)參數(shù):濕含量Yi=0.0103 kgv/kg

4、g；密度=1.012 kg/m3, 黏度=2×10-5m2/s；熱導(dǎo)率k=3×10-5kW/mK, 比熱Ch=1.026kJ/kgg K, Pr=0.7。假設(shè)熱風(fēng)均勻分布，氣流量G=G/(1+Yi)=2/(1.012×1.0103)=2.934 kgg/s 氣流速率vg=G/Ag=3/1.53=1.96 m/s第一干燥階段：干燥速率：干燥時(shí)間：上式中只有對(duì)流換熱系數(shù)未知。根據(jù)（Flat sheet, Re<2×105）求之。 Re=Lvg/=0.75×1.96/(2×10-5)=7.353×104 =150 hH=Nu

5、·k/L=150×3×10-5/0.75=0.0064 kW/m2K帶入： 得：第一干燥階段結(jié)束后熱風(fēng)的濕含量和溫度： 濕含量 Y0=0.0103+13.5×10-4/2.934=0.0108 kgv/kgg 溫度，忽略物料升溫和水蒸氣升溫所吸收的熱量，則熱風(fēng)進(jìn)口熱量=熱風(fēng)出口熱量+水分蒸發(fā)吸收熱量。第二干燥階段： 在第二干燥階段，內(nèi)外水分傳遞阻力對(duì)干燥速率的影響都比較重要，采用下式描述水分?jǐn)U散過(guò)程：在干燥時(shí)間足夠長(zhǎng)（大于10-15min）時(shí)，可只取第一項(xiàng)， 由該式可求出X2，并進(jìn)一步求出dX2/dt：積分得：上式中b, 1未知，b=0.015×

6、;0.6+0.4×0.28/0.45=1.273×10-2m1為方程的第一個(gè)解求得方程的第一個(gè)解1=1.40則：第三干燥階段：為內(nèi)部控制階段，采用：在時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)可只取第一項(xiàng)：由該式可求出干燥速dX3/dt=N3干燥時(shí)間：b=0.015×0.6+0.4×0.15/0.45=1.1×10-2m總干燥時(shí)間t=t1+t2+t3=2.29+7.45+10.22=19.96 h解2：1物料狀態(tài)參數(shù)： 進(jìn)口干基水分：0.78/(1-0.78)=3.545 kg/kg，T=45 出口干基水分：0.08/(1-0.08)=0.087 kg/kg, T=80 干物質(zhì)流量：500*(1-0.78)=110 kg/h2介質(zhì)狀態(tài)參數(shù): 進(jìn)口濕含量：0.0044 kg/kg，T=90 出口濕含量: 可求出； T=？ 介質(zhì)流量：可求出水在一定溫度下的飽和蒸汽壓Ps可由Clausius-Clapeyron方程求出，而Antoine經(jīng)驗(yàn)方程更為常用：（Pa）T=20+273.15代入上式得Ps=2366 Pa, 則Pv=0.3*2366=709.8Pa取大氣壓Pa=10113Pa，則d=0.0044 kg/kg介質(zhì)流量：=28000