物料干燥和貯藏專業(yè)培訓教材

1、第一節(jié) 物料枯燥機理 一、物料的物理特性 1、物料比熱物料溫度升高1度所需的熱量，稱為物料的熱容量。使1kg物料溫度升高1度所需的熱量，稱為物料的比熱。 物料不同，干物質(zhì)組成分不同，水分含量不同，其比熱是不相同的。 cs=cg+(4186-cg) cs- 濕物料比熱 J/kgK cg- 絕干物料比熱 J/kgK - 物料濕基含水率 %第一節(jié) 物料枯燥機理 一、物料的物理特性 2、物料的導熱系數(shù) 物料傳導熱量的能力，稱為物料的導熱性。 符號表示，單位為W/mK 物料溫度上升的快慢主要決定于物料個體的導熱性、空氣溫度以及空氣的比消耗量第一節(jié) 物料枯燥機理 一、物料的物理特性 3、物料的導溫系數(shù)物料

2、的導溫系數(shù)是衡量物料受熱后溫度傳遞變化大小的一個重要參數(shù)，符號d表示，單位為m2/s 。物料的導溫系數(shù)d與物料的導熱系數(shù)成正比，與比熱和密度成反比。 d = /c 式中 d導溫系數(shù)m2/s 導熱系數(shù)W/mK c 物料比熱J/kgK 物料密度kg/m3第一節(jié) 物料枯燥機理 一、物料的物理特性 4、物料受熱的允許溫度 物料在枯燥過程中，除脫水之外，還伴隨發(fā)生生化變化。假設物料溫度掌握的得不適當，就可能導致變質(zhì)。 如：糧食 作為種籽糧為要保證其發(fā)芽能力，又要殺滅蟲害，糧溫以43為限多數(shù)谷物在52時就會殺死胚芽；作為商品糧，為了減小其爆腰傾向和防止蛋白質(zhì)變性，糧溫一般不超過50為好，但用于磨粉時糧溫可

3、高達60；飼料糧的糧溫允許更高一些極限溫度可接近90。第一節(jié) 物料枯燥機理 二、物料含水率及其測定 1、物料含水率 物料含水率系指100g物料中所含水分的克數(shù)，以百分數(shù)或小數(shù)表示。 物料含水率有濕基含水率和干基含水率兩種表達方式。 濕基含水率以100g濕物料為計算基準，其計算式： 式中 物料濕基含水率 W 100克濕物料的含水量g mg 100克濕物料的絕干物質(zhì)含量g第一節(jié) 物料枯燥機理 二、物料含水率及其測定 1、物料含水率 干濕基含水率以100g濕物料中的絕干物料量為計算基準，其計算式： 式中 g 物料濕基含水率 濕基含水率與和干基含水率的換算關系： 第一節(jié) 物料枯燥機理 二、物料含水率及

4、其測定 2、物料含水率的測定 含水率測定方法有直接和間接法兩類 烘箱法 應用最廣泛的、精確的直接測定方法 電阻水分測定儀間接法 利用物料電阻隨水分含量而變化的特性制成的。 電容式水分測定儀間接法 利用電容器電容量隨置于電容器兩極之間的物料水分含量而變化的特性制成的。第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯燥機理 物料枯燥是一個復雜的物理化學過程。物料的枯燥過程，伴隨著水分和能量的交換與轉移。 1、自由外表水分的汽化 空氣與個體物料接觸的外表稱為自由外表。 物料個體的枯燥，最后都是通過個體外表進行的。 水在自由外表的蒸發(fā)與汽化有如下特點：第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯燥機理 1、自由外表水分的汽化當物

5、料濕度大的時候，自由外表被飽和水蒸汽所包圍； 水蒸汽層的水蒸汽分壓力，等于水在相同溫度下的飽和水蒸汽壓力。溫度越高，其值越大；溫度越低，其值越小。此時物料的枯燥有賴于水蒸汽層水分子的擴散運動和空氣的流動速度。 溫度高，水蒸汽分壓力增大，水分子擴散運動加?。豢諝饬魉俅?，可以減薄水蒸汽層的厚度。 故提高溫度和增加氣流速度，可以加快物料的枯燥過程。 第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯燥機理 1、自由外表水分的汽化當物料濕度低時，自由外表不再被飽和水蒸汽所包圍，尤其是在物料個體內(nèi)部水分擴散速度跟不上外表汽化速度時更是如此。 但是，只要物料內(nèi)的水分高于平衡水分，自由外表的水蒸汽分壓力也總是高于空氣的水蒸汽

6、分壓力，物料枯燥過程將繼續(xù)進行，直到平衡為止。第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯燥機理 2、水分與物料干物質(zhì)的結合形式 根據(jù)水分與物料的結合能把水分和物料的結合形式分為4類。 1化學結合水分 這種水分與物料的結合有準確的數(shù)量關系，結合得非常牢固，只有在化學作用或非常強烈的熱處理如煅燒時才能將其除去。通?？菰飼r不能排除化學結合水分。 (2)物理-化學結合水 這種水分與物料的結合無嚴格的數(shù)量關系，又稱為吸附結合水。這種水分只有變成蒸汽后，才能從物料中排除。第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯燥機理 2、水分與物料干物質(zhì)的結合形式 3物理-機械結合水分 毛細管中的水分屬于此類。對于大毛細管10-7m,這種

7、毛細管只有直接與水接觸才能充滿。對于微毛細管10-7m，可以通過吸附濕空氣中的水蒸氣使微毛細管充滿液體，但這種水分仍屬游離水。水是毛細管中既可以液體形式，也可以蒸汽形式移動水蒸氣分子的自由行程平均為10-7m。 4可用機械方法如過濾除去的水分 留在物料細小容積骨架中的水分是生產(chǎn)過程中保存下來的。脫除這種水分只需克服流體流經(jīng)物料骨架的流體阻力即可。第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯燥機理 3、物料的水分汽化過程 物料水分的汽化首先是從外表開始的。接著便因為物料個體內(nèi)外形成濕度差而導致內(nèi)部水分逐漸向外轉移；而溫度熱量那么逐漸向內(nèi)傳遞，并形成溫差。 逆溫差對內(nèi)部水分的轉移是不利的。但是，濕度差卻有利于

8、內(nèi)部水分的轉移；濕度差即濕度梯度越大，內(nèi)部水分向外轉移速度亦越快。第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯燥機理 3、物料的水分汽化過程 水分的汽化畢竟主要靠外表進行，而且外表汽化較內(nèi)部來得容易、省能，所以要盡量創(chuàng)造外表汽化的條件，比方適當增大枯燥介質(zhì)流速和交替冷卻物料外表等。 采用枯燥緩蘇交替 另外，由于物料個體內(nèi)部水分的轉移總是要有一定的時間，而對某些物料來說，溫度梯度和濕度梯度的增大，會使熱應力和組織應力隨之增大，而當應力增大到一定程度時，便會導致物料個體的物理損傷。 所以，物料的枯燥速度應受到一定的限制。第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯燥機理 4、物料的平衡水分和吸濕過程 物料水分的汽化是依賴

9、物料個體外表的水蒸汽分壓力與空氣中水蒸汽分壓力的差值即壓差而進行的； 如果沒有壓差，水分的汽化也便停止；如果出現(xiàn)反壓差，即空氣中的水蒸汽分壓力大于物料個體外表的水蒸汽分壓力，那么物料從空氣中吸收水分。第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯燥機理 4、物料的平衡水分和吸濕過程 當空氣的水蒸汽分壓力等于物料個體外表的水蒸汽分壓力時，物料的水分汽化與吸濕便到達了動態(tài)平衡，這時物料所含的水分便稱為平衡水分，以符號p表示。平衡水分與空氣相對濕度、空氣溫度、物料種類及其成熟度等有關。 相對濕度大，那么平衡水分高； 溫度高，那么平衡水分低； 含油量物料，比高淀粉物料的平衡水分低。 第一節(jié) 物料枯燥機理 三、物料枯

10、燥機理 4、物料的平衡水分和吸濕過程 吸濕等溫曲線：在一定的大氣壓力和吸濕和解吸等溫曲線第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度 1、物料枯燥曲線 在一定枯燥條件下的物料的水分變化與時間的關系，用圖線表示出來，這個圖線就是該物料在特定條件下的枯燥曲線。 物料不同，枯燥條件不同，枯燥曲線是不相同的。 第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度 1、物料枯燥曲線以小麥枯燥曲線為例 在枯燥的最初階段，物料水分的降低是按直線進行的，即物料處于等速枯燥階段或稱恒率枯燥階段。 AB階段第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度 1、物料枯燥曲線以小麥枯燥曲線為例 經(jīng)過一段時間后，從B點開始物料水分的降低按曲線進行，

11、即物料處于降速枯燥階段亦即減速枯燥階段。 BC階段第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度 1、物料枯燥曲線以小麥枯燥曲線為例 當?shù)竭_C點后，物料便在特定條件下處于平衡狀態(tài)，水分不再降低。 B點稱為降水速率轉變點也稱為臨界含水率。第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度 1、物料枯燥曲線 在等速降水階段，物料個體外表為自由水分和飽和水蒸汽所包圍，這時提供給枯燥作業(yè)的熱量幾乎全部用于水分汽化，物料溫度保持不變。 等速階段的持續(xù)時間將取決于物料的原始濕度、水分氣化速度及料層厚度。 等速降水階段的結束點是不固定的、有條件的。第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度 1、物料枯燥曲線 隨著枯燥過程的進行，物

12、料個體外表的自由水分消失，物料水分的汽化依賴于內(nèi)部水分的向外轉移；與此同時，物料溫度逐漸上升，并形成內(nèi)外溫度差。這種逆溫差會阻礙內(nèi)部水分向外轉移，再加上物料個體外表毛細管的枯燥收縮作用，出現(xiàn)了降速降水階段。 介質(zhì)溫度越高、流速越大，降速階段開始越早。到達C點后，物料處于平衡水分狀態(tài)，物料溫度也與介質(zhì)溫度處于平衡狀態(tài)。 降速階段的枯燥包含內(nèi)部水分向外表轉移和從物料 外表除去水分兩個過程。第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度 2、物料枯燥速度曲線 物料枯燥速度是表示單位時間內(nèi)物料水分的變化程度。 枯燥速度曲線可以用枯燥速度與物料含水率干基含水率的關系來表示。第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度

13、 3、影響物料枯燥速度的主要因素 枯燥介質(zhì)溫度與相對濕度 介質(zhì)溫度越高，水分的蒸發(fā)和汽化速度就越大； 相對濕度越低，物料內(nèi)部水分的擴散速度及物料外表水分的蒸發(fā)速度也越大； 溫度提高是有限度的。顯著因素、主導因素 枯燥介質(zhì)流動速度 介質(zhì)流動速度越大，枯燥速度也隨之增大； 當料層內(nèi)氣流處于湍流狀態(tài)雷諾數(shù)大于100 時，氣流速度繼續(xù)增大對枯燥速度影響不明顯。第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度 3、影響物料枯燥速度的主要因素 物料原始含水率及機械結合水含量 原始含水率越高，機械結合水含量越大，失水就越 容易。 物料的組成、尺寸及致密度 物料的組成、尺寸及致密度不同，枯燥速度也不同。 纖維類物料具有

14、多孔性，內(nèi)部水分遷移阻力小，易于枯燥；塊狀物料隨尺寸的增大，水分的遷移距離也增大遷移時間 增長，枯燥速度相應減慢； 物料結構越致密，枯燥也越困難。第二節(jié) 物料枯燥工藝 一、物料枯燥速度 3、影響物料枯燥速度的主要因素 其他因素 枯燥速度還與料層的總厚度 介質(zhì)與物料的移動方向 枯燥設備結構 傳熱方式第二節(jié) 物料枯燥工藝 二、物料枯燥工藝 1、茶葉枯燥工藝 茶葉的熱加工工序指殺青、炒干炒青和烘干烘青。 茶葉的主要審評指標是香氣、滋味、湯色、葉底色及外形。 殺青靠傳導傳熱和冷熱空氣自然對流或強制對流來到達失水的要求；要求高溫快殺和及時透發(fā)水分。 是利用鍋的高溫來破壞茶葉中酶的活性，蒸發(fā)水分，散發(fā)青草

15、氣味，增加農(nóng)香氣。綠茶殺青葉含水率在58-64%之間。 單鍋殺青 最高投葉鍋溫約480 正常殺青溫度380-420 出鍋溫度降至200，殺青時間8-12min第二節(jié) 物料枯燥工藝 二、物料枯燥工藝 1、茶葉枯燥工藝 雙鍋連續(xù)殺青 前鍋溫度380-420 后鍋溫度270 三鍋連續(xù)殺青 前鍋 380-420 中鍋 270-280 后鍋 170-180 滾筒及槽式殺青 投葉出葉 溫度為480-500540-560170-180； 殺青時間槽殺為4-6min，滾筒殺3-5min； 出葉時葉溫60-70。第二節(jié) 物料枯燥工藝 二、物料枯燥工藝 2、糧食烘干工藝 糧食主要由淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、水分、纖維素

16、等組成。 淀粉加熱溫度在60以內(nèi)，其品質(zhì)變化不顯著； 蛋白質(zhì)的熱變溫度約50熱變后具有不可逆變性。 要保持胚芽活力，糧食溫度要求控制在4243以下。 對于種子糧，當采用固定床一次烘干時，熱風溫度應控制在4045，風速0.5ms左右，降水率一般不超過0.5%/h； 當采用流化床進行循環(huán)枯燥時，熱風溫度可以提高，但要以來糧溫不超過4243為前提。第二節(jié) 物料枯燥工藝 二、物料枯燥工藝 2、糧食烘干工藝 食用糧的糧溫以50為宜。 工業(yè)用糧的糧溫可以高達5566。 降水速率與枯燥方式有關： 對于商品糧，固定床降水速率一般控制在11.5%/h，風溫5565，風速0.5m/s左右； 對于有足夠緩蘇時間的流

17、化床，風溫140160，平均降水速率可高達45%/h； 實行枯燥緩蘇輪流作業(yè)的移動床和雙室固定床枯燥機， 風溫6080，平均降水速率可控制在22.5%/h；凡風溫超過6065 ，必須有緩蘇工序第二節(jié) 物料枯燥工藝 二、物料枯燥工藝 3、面條烘干工藝 面條烘干設備有隧道連續(xù)式烘房和固定式烘房。 烘干溫度有高溫和低溫兩類。烘干過程大致分成冷風定條、保潮出汗、升溫蒸發(fā)、降溫蒸發(fā)和冷卻出烘等階段。 隧道烘房高溫烘干工藝： 冷風定條 27-36,15min,相對濕度64-100%； 保潮出汗 34-44,28min,相對濕度100-81%； 升溫蒸發(fā) 44-50,35min,相對濕度81-56%； 降溫

18、蒸發(fā) 50-46,15min,相對濕度56-58%； 冷卻過渡 46-33,20min,相對濕度58-37%； 全程113min第二節(jié) 物料枯燥工藝 二、物料枯燥工藝 3、面條烘干工藝 長方形固定烘房低溫烘干工藝： 始烘段溫度 25-36,相對濕度85-92%, 時間60min ； 經(jīng)過3.5h溫度逐漸升至42,相對濕度下降至55%；最后冷卻20min,溫度降至32,相對濕度下降至38%。 全程4.83h第二節(jié) 物料枯燥工藝 二、物料枯燥工藝 4、食用菌烘干工藝 食用菌含有大量的蛋白質(zhì)、氨基酸和多種維生素，而脂肪含量低，且味道鮮美，因此具有極高的營養(yǎng)價值和藥用價值。 烘香菇的目的是去除游離水和局部結合水，到達貯藏要求貯藏含水率為12-13%，同時要保持香菇本色，有香味，不破碎，無焦黑。 香菇烘房烘干工藝：始烘溫度38左右,保持良好的排氣狀態(tài)；以后每隔3-4h溫度升高5；烘至五六成干時，翻轉菇體，調(diào)整烤架位置。枯燥結束前1-2h,烘房溫度到達60左右。 全程16h第二節(jié) 物料枯燥工藝 二、物料枯燥工藝 5、其他農(nóng)產(chǎn)