實(shí)驗(yàn)五 食品凍結(jié)溫度曲線的測(cè)定、干燥及干燥速率測(cè)定實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)五食品凍結(jié)溫度曲線的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馐称凡牧蟽鼋Y(jié)過(guò)程與特性。掌握凍結(jié)過(guò)程中溫度曲線的測(cè)定方法。觀察凍結(jié)速率對(duì)凍結(jié)食品質(zhì)量的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理食品凍結(jié)溫度曲線是食品在冷卻、凍結(jié)過(guò)程中，食品溫度與所經(jīng)歷的時(shí)間關(guān)系曲線。 在食品冷卻、凍結(jié)的不同溫度階段中，放出的熱量是不均衡的。當(dāng)食品剛被冷卻時(shí)，食品的 溫度下降較快，但降至某一溫度時(shí)，食品中的水分開(kāi)始凍結(jié)，并形成冰晶，這個(gè)溫度即為食 品的凍結(jié)點(diǎn)，也稱(chēng)為冰點(diǎn)。當(dāng)食品繼續(xù)被冷卻時(shí)，其冷量主要用來(lái)奪取食品中大部分水分凍 結(jié)成冰時(shí)所放出的大量潛熱，因此，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)食品的溫度幾乎恒定，曲線呈水平狀態(tài)， 這段溫度區(qū)間通常在一1一5C，稱(chēng)為最大冰晶生成帶

2、(圖1： A-B) (zone of maximum crystallization)o此后，食品溫度又快速下降，直至凍結(jié)結(jié)束。如圖1所示。時(shí)間/h三、實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)要圖示及相關(guān)設(shè)備圖圖 2液氮浸漬冰結(jié)裝置示意圖1進(jìn)料口 2液氮3傳送帶四、本實(shí)驗(yàn)裝置酗熱箱體5一出料口 6 一氮?dú)獬鯥五、實(shí)驗(yàn)方法檢查溫度檢測(cè)熱電耦及計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)是否正常；在銅一康銅熱電耦上做好標(biāo)號(hào)，以備記錄食品材料表面溫度和內(nèi)部不同點(diǎn)處的溫度;啟動(dòng)制冷系統(tǒng)，并設(shè)定凍結(jié)溫度為一25C；做好食品試樣，并固定熱電耦于不同處；計(jì)算機(jī)開(kāi)始記錄；當(dāng)溫度趨于內(nèi)外一致時(shí)，凍結(jié)結(jié)束；分析不同材料、不同形狀與尺寸的食品材料，其溫度曲線的異同。六、思考

3、題:為什么要測(cè)量食品的凍結(jié)溫度曲線，對(duì)食品冷凍生產(chǎn)有什么意義？食品凍結(jié)曲線最大冰晶帶的時(shí)間長(zhǎng)短與哪些因素有關(guān)？解凍時(shí)各點(diǎn)溫度變化如何？與凍結(jié)溫度曲線有何異同？實(shí)驗(yàn)八干燥及干燥速率測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈿饬鞒焊稍镌O(shè)備的基本流程和工作原理。掌握物料干燥速率曲線的測(cè)定方法。研究風(fēng)速、氣流溫度對(duì)物料干燥速率曲線的影響。測(cè)定物料在恒定干燥工況下的干燥速率曲線。二、實(shí)驗(yàn)原理干燥操作是采用某種方式將熱量傳給含水物料，使含水物料中的水分蒸發(fā)分離的操 作。干燥操作同時(shí)伴有傳熱和傳質(zhì)，過(guò)程比較復(fù)雜，目前仍依賴(lài)于實(shí)驗(yàn)解決干燥問(wèn)題。首先要確定濕物料的干燥條件，例如已知干燥要求，當(dāng)干燥面積一定時(shí)，確定所需干 燥時(shí)間

4、；或干燥時(shí)間一定時(shí)，確定所需干燥面積。因此必須掌握物料的干燥特性，即干燥速 度曲線。將濕物料置于一定的干燥條件下，即有一定濕度、溫度和速度的大量熱空氣流中， 測(cè)定被干燥物料的質(zhì)量和溫度隨時(shí)間的變化。如圖1所示，干燥過(guò)程可分為三個(gè) 階段：AB為物料預(yù)熱階段；BC為恒速干燥階段；CDE為降速干燥階段。在預(yù)熱階段，熱空氣向物料傳遞熱 量，物料溫度上升。當(dāng)物料表面溫度達(dá) 到濕空氣的濕球溫度，傳遞的熱量只用 來(lái)蒸發(fā)物料表面水分，其干燥速率不變， 為恒速干燥階段，此時(shí)物料表面存有液 態(tài)水。在物料表面不存在液態(tài)水，水分 由物料內(nèi)部向表面擴(kuò)散，其擴(kuò)散速率小 于水分蒸發(fā)速率，則物料表面變干，表 面溫度開(kāi)始上升，

5、為降速干燥階段，最 后物料的含水量達(dá)到該空氣條件下的平 衡含水量X*。恒速干燥階段與降速干燥 階段的交點(diǎn)為臨界含水量Xc。干燥速率即水分汽化速率，可用單 位時(shí)間單位干燥面積汽化的水分量表示:干燥時(shí)間TdWAdkg 水/m2-h(1)式(1)中U干燥速率，kg水/m2-h圖1恒定干燥條件下物料干燥實(shí)驗(yàn)曲線NA干燥速率，kg水/m2-h W-汽化的水分量，kg；A-物料的干燥表面積，m2；T-干燥時(shí)間，h。干燥速率也可用單位干物料在單位時(shí)間內(nèi)所汽化的水分量表示:式（2）中U-干燥速率，dWG d tckg 水/m2-h;kg水/kg干物料h(2)NA干燥速率，kg 水/m2-h;X干物料含水量，k

6、g水/kg絕干物料;干物料質(zhì)量，kg。由于dW = -GcdX，所以N A dXdT。圖2恒定干燥條件下的干燥速度曲統(tǒng)三、實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)要圖示及相關(guān)設(shè)備圖圖3實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)要圖示和工業(yè)中常見(jiàn)設(shè)備圖四、本實(shí)驗(yàn)裝置圖11 10s 10實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1 .風(fēng)機(jī)9.孔板流量計(jì)3.孔板壓差計(jì) 4.風(fēng)速調(diào)節(jié)閥5.電加熱器6.干燥室 7.試樣 S.天平 9.防風(fēng)墨 10.干燥溫度計(jì) 11.濕求溫度計(jì)12.導(dǎo)電溫度計(jì)13.晶體管繼電器 14.電圖4本實(shí)驗(yàn)裝置裝配圖本實(shí)驗(yàn)裝置中，空氣由風(fēng)機(jī)輸送經(jīng)過(guò)孔板流量計(jì)，通過(guò)電加熱器后流入干燥室，然后入 風(fēng)機(jī)循環(huán)使用。電加熱器由繼電器控制保持空氣的溫度恒定。干燥室前方配有干濕球溫度

7、計(jì)， 干燥室后也配有溫度計(jì)，用以測(cè)量干燥室內(nèi)的空氣狀況。風(fēng)機(jī)出口端的溫度計(jì)用于測(cè)量流徑 孔板時(shí)的空氣溫度?？諝饬魉儆傻y4調(diào)節(jié)。注意整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作中此閥都不能全關(guān)閉，否則 電加熱器就會(huì)因空氣不流動(dòng)而過(guò)熱造成損壞。風(fēng)機(jī)進(jìn)口端的片式閥控制系統(tǒng)吸入的空氣量； 出口端的片式閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)外排的廢氣量。如試樣量較多可調(diào)節(jié)此兩閥保持系統(tǒng)內(nèi)空氣溫度的 恒定。如果試樣數(shù)不多可不開(kāi)啟。五、實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)前測(cè)定馬鈴薯的絕干含水率。將馬鈴薯切成方塊，量取尺寸（長(zhǎng)、寬、厚），并記錄干燥前的重量。檢查天平是否靈活，并配平衡。往濕球溫度計(jì)內(nèi)加水，并開(kāi)動(dòng)風(fēng)機(jī)送風(fēng)，調(diào)節(jié)閥門(mén)使孔板壓差計(jì)示值R在30 mmH2O柱以上。開(kāi)加熱器組合開(kāi)關(guān)加熱。電加熱器由電功率約1個(gè)多KV的電熱原件組成。一組由導(dǎo) 電溫度計(jì)通過(guò)晶體管繼電器控制。另外兩組由手動(dòng)控制，起動(dòng)時(shí)三組都供電，到達(dá)預(yù) 定溫度時(shí)根據(jù)當(dāng)時(shí)情況關(guān)去一組或二組。加砝碼使天平接近平衡，但砝碼質(zhì)量稍輕不能平衡，待水分干燥至天平指針平衡時(shí)開(kāi) 動(dòng)第一個(gè)秒表（實(shí)驗(yàn)使用2個(gè)秒表）。減去12克砝碼，待水分再干燥至天平指針平衡時(shí)停第一個(gè)秒表。同時(shí)立即開(kāi)動(dòng)第二 個(gè)秒表。以后再減等量砝碼，如此往復(fù)進(jìn)行。至試樣接近平衡水分時(shí)為止。六、思考題：在兩個(gè)階段如何分別提高干燥速度？說(shuō)明理由。如何利用干濕球溫度確定干燥空氣的濕度？為什么濕球溫度計(jì)必須以高速氣流流過(guò)