學習目標
知識目標
1.了解工業幹燥的類型、特點及在食品工業中的應用;
2.掌握濕空氣性質的狀態參數和濕物料中水分的性質;
3.掌握幹燥操作的基本原理及操作過程;
4.熟悉幹燥速率及其影響因素;
5.了解提高幹燥熱效率和強化幹燥過程的措施;
6.了解工業上常用幹燥器的結構、工作原理及適用場合。
技能目標
1.能正確查閱和使用常用的工程計算圖表、手冊、資料等;
2.能對幹燥過程進行物料衡算和熱量衡算;
3.能分析影響幹燥操作的因素,並選擇適宜的幹燥操作條件;
4.能進行初步的工藝計算和設備的選型。
一、幹燥在食品工業中的應用
幹燥是物料去濕操作的一種,廣泛應用於生產和生活的方方麵麵。在食品工業中,更是應用於很多食品的加工過程,如脫水蔬菜、乳粉、速溶咖啡等的製作工藝中都離不開幹燥。
食品工業中利用幹燥這一單元操作的目的主要有以下幾個方麵。
(1)通過控製低的水分活度,抑製引起食品腐敗變質的微生物的生長,從而延長食品的貨架期。
(2)去除食品物料中的水分,減輕重量、縮小體積,便於貯運。
(3)為了達到某些食品加工的特殊需要,如乳粉、餅幹、脫水蔬菜、茶葉等的加工都必須進行幹燥操作。
二、物料去濕方法
工業生產中,許多固體狀的原料、半成品和成品常含有水分或其他溶劑,通常將固體物料中含有的水分或溶劑稱為濕分。為了滿足加工、運輸、貯存和使用的要求,須控製固體物料中濕分的含量。從固體物料中除去濕分(水或其他溶劑)的操作稱為去濕。對於食品來說,所需要去除的濕分主要是水分。含較多濕分(規定含量以上)的固體物料,稱為濕物料,而去濕後含有少量濕分(規定含量以下)的固體物料,稱為幹物料,完全不含濕分的固體物料,稱為絕幹物料。
通過去濕操作,可以使固體食品物料達到較低的含濕量,便於運輸、貯存、加工處理和使用。去濕方法根據原理不同分為以下三類。
1.機械法
機械法是利用固體與濕分之間的密度差,借助於重力、離心力或壓力等外力的作用,使固體與液體(濕分)之間產生相對運動,從而達到固液分離的目的。過濾、壓榨、沉降、離心分離等都是常用的機械去濕法。
機械法的特點是設備簡單、能耗較低,但去濕後物料的濕含量往往達不到規定的標準。因此,該法常用於濕物料的初步去濕或溶劑不需要完全除盡的場合。
2.化學法
化學法是利用吸濕性很強的物料,即幹燥劑或吸附劑,如生石灰、濃硫酸、無水氯化鈣、矽膠、分子篩等吸附物料中的濕分而達到去濕的目的。
化學法的特點是去濕後物料中的濕含量一般可達到規定的要求,但幹燥劑或吸附劑的再生比較困難,應用於工業生產時的操作費用較高,且操作複雜,故該法一般適用於小批量物料的去濕,如實驗室中用於去除液體或氣體中的水分等。
3.熱能法
熱能法又稱幹燥法,它是利用熱量使濕物料中的水分被汽化除去,從而獲得固體產品的方法。作為去濕操作的一種,幹燥與機械去濕、化學去濕均有所不同,它往往是食品加工中包裝前的最後一道工序,產生的蒸汽常常用空氣帶走,最終產品形式是固體。
工業上,一般將物料先進行機械去濕去除物料中的大部分濕分,然後再采用幹燥操作得到合格的固體產品。
三、幹燥操作的分類