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            米粉干燥過程原理

            發布時間:2017-05-31 17:23:06點擊率:

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                米粉干燥過程原理

                (一)、米粉中的水分

                經過糊化的米粉含水率一般在65%左右,米粉與水分的結合形式,米粉在干燥過程中的變化,以及影響干燥速率的因素是分析和改進米粉干燥的理論依據。

                當米粉與一定溫度及濕度的靜止空氣相接觸,勢必釋放出或吸收水分,使米粉含水率達到某一平衡數值。只要空氣的狀態(溫度與濕度)不變,米粉中所達到的含水率就不再因接觸時間增加而發生變化,此值就是米粉在該空氣狀態下的平衡水分。而到達平衡水分的濕米粉失去的水分為自由水分。也就是說,米粉水分是平衡水分和自由水分組成,在一定的空氣狀態下,干燥的極限就是使米粉達到平衡水分。

                米粉內含有的水分可以分為物理水與化學水,干燥過程只涉及物理水,物理水又分為結合水與非結合水。

                非結合水存在于米粉的大毛細管內,與米粉結合松弛。米粉中非結合水的蒸發就像自由液面(水池)上水的蒸發一樣,米粉表面水蒸汽的分壓力,等于其表面溫度下的飽和水蒸汽分壓力。米粉中非結合水排出時。物料的顆粒彼此靠攏,因此發生體積收縮,故非結合水又稱為收縮水。

                結合水是存在于米粉微毛細管(直徑小于o。1μm)內及膠體顆粒表面的水,與米粉結合比較牢固(屬物理化學作用),因此當結合水排出時,米粉表面水蒸汽的分壓將小于米粉表面溫度下的飽和水蒸汽分壓力。

                在干燥過程中當米粉表面水蒸汽分壓力等于周圍干燥介質(熱空氣)的水蒸汽分壓力時,干燥過程即停止,水分不能繼續排出,此時米粉中所含的水分即為平衡水。平衡水是結合水的一部分,它的多少取決于干燥介質的溫度和相對濕度。在排出結合水時,米粉體積不發生收縮,比較安全。(二)、米粉的干燥過程在干燥條件穩定的情況下,米粉表面溫度、水分含量、干燥速率與時間有一定的關系,根據它們之間關系的變化特征,可以將干燥過程分為:加熱階段、等速干燥階段、降速干燥階段三個過程。加熱階段(傳熱過程):干燥介質(熱空氣)的熱量以對流方式傳給米粉表面,又以傳導方式從表面傳向米粉內部的過程。由于干燥介質(熱空氣)在單位時間內傳給電瓷米粉表面的熱量大于表面水分蒸發所消耗的熱量,因此米粉受熱表面溫度逐漸升高,同時米粉表面的水分得到熱量而汽化,由液態變為氣態。直至等于干燥介質的濕球溫度,此時表面獲得的熱量與蒸發消耗熱達到動態平衡,溫度不變。此階段米粉溫度升高,表面水分減少,干燥速率增加。等速干燥階段(外擴散過程):米粉表面產生的水蒸汽,在濃度差(因米粉表面水分子的濃度大于干燥介質中水分子的濃度)的作用下,以擴散方式,由米粉表面向干燥介質中移動。本階段仍繼續進行非結合水排出。由于米粉含水分較高,表面蒸發了多少水量,內部就能補充多少水量,即米粉內部水分移動速度(內擴散速度)等于表面水分蒸發速度,亦等于外擴散速度,所以表面維持潮

                濕狀態。

                另外,介質傳給米粉表面的熱量等干水分汽化所需的熱量,所以米粉表面溫度不變,等于介質的濕球溫度。米粉表面的水蒸汽分壓等子表面溫度下飽和水蒸汽分壓,干燥速率穩定,故稱等速干燥階段。本階段是排出非結合水,故米粉會產生體積收縮,收縮量與水分降低量成直線關系,若操作不當,干燥過快,米粉極容易變形,開裂,造成干燥廢品。

                降速干燥階段(內擴散過程):由于濕米粉表面水分蒸發,而米粉內部的水分尚未蒸發,使其內部產生濕度梯度,促使水分由濃度高的內層向濃度較低的外層擴散,稱濕傳導或濕擴散。

                這一階段中,米粉含水量減少,內擴散速度趕不上表面水分蒸發速度和外擴散速度,表面不再維持潮濕,干燥速率逐漸降低。由于表面水分蒸發所需熱量減少,物料溫度開始逐漸升高。物料表面水蒸汽分壓小于表面溫度下飽和水蒸汽分壓。此階段是排出結合水,米粉不產生體積收縮,不會產生干燥廢品。當物料排水分下降等于平衡水分時,干燥速率變為零,干燥過程終止,即使延長干燥時間,物料水分也不再發生變化。此時物料表面溫度等于介質的干球溫度,表面水蒸汽分壓等于介質的水蒸汽分壓。

                降速干燥階段的干燥速度,取決于內擴散速率,故又稱內擴散控制階段,此時物料的結構、形狀、尺寸等因素影響著干燥速率。 (三)、影響干燥速率的因素

                影響干燥速率的因素有,傳熱速率、外擴散速率、內擴散速率。

                1、加快傳熱速率為加快傳熱速率,應做到:①提高干燥介質(熱空氣)溫度,但不能使米粉表面溫度升高太快,避免開裂。②增加傳熱面積:如改單面干燥為雙面干燥,分層碼坯或減少碼坯層數,增加于與熱氣體接觸面。③提高對流傳熱系數。2、提高外擴散速率當干燥處于等速干燥階段時,外擴散阻力成為左右整個干燥速率的主要矛盾,因此降低外擴散阻力,提高外擴散速率,對縮短整個干燥周期影響最大。外擴散阻力主要發生在邊界層里,因此應做到:①增大介質流速,減薄邊界層厚度等,提高對流傳熱系數。也可提高對流傳質系數,利于提高干燥速度。②降低介質的水蒸汽濃度,增加傳質面積,亦可提高干燥速率。3、提高水分的內擴散速率水分的內擴散速率是由濕擴散和熱擴散共同作用的。濕擴散是物料中由于濕度梯度(濃度高往濃度低)引起的水分移動,熱擴散是物理中存在溫度梯度(由溫度高往溫度低)而引起的水分移動。要提高內擴散速率應做到:①使熱擴散與濕擴散方向一致,即設法使物料中心溫度高于表面溫度;②當熱擴散與濕擴散方向一致時,強化傳熱,提高物料中的溫度梯度,當兩者相反時,加強溫度梯度雖然擴大了熱擴散的阻力,但可以增強傳熱,物料溫度提高,濕擴散得以增加,故能加快干燥。

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