1. 常見的乾燥方法有哪些
常壓對流乾燥法、接觸式乾燥法、輻射乾燥法、減壓乾燥法
常壓對流乾燥法:固定接觸式(箱式、隧道式、輸送帶式、泡沫乾燥);懸浮接觸式(氣流乾燥、流化床乾燥、噴霧乾燥、膨化乾燥)特點:A通過介質傳遞熱量和水分;B溫度梯度和水分梯度方向相反;C適用范圍廣,設備簡單易操作,能耗高。
接觸式乾燥法:滾筒乾燥。特點:A物料與熱表面無介質;B熱量傳遞與水分傳遞方向一致;C乾燥不均勻、不易控制、製品品質不高.
輻射乾燥法:紅外線乾燥、微波乾燥(紅外乾燥特點:A乾燥速度快,效率高;B吸收均一,產品質量好;C設備操作簡單,但能耗較高。微波乾燥特點:A乾燥速度快;B加熱均勻,製品質量好;C選擇性強;D容易調節和控制;E可減少細菌污染;F設備成本及生產費用高。)
減壓乾燥:冷凍乾燥。特點:A產品的色香味和營養成分損失小;B能保持食品的原有形態;C產品含水量低,貯存期長;D不會導致表面硬化;E能耗大、成本高、乾燥速率低、包裝要求高。
2. 真空乾燥有什麼方法原理
真空乾燥原理:
在常壓下的各種加熱乾燥方法,因物料受熱,其色、香、味和營養成分會受到一定程度的損失。如果採用真空乾燥的方法,由於處於負壓狀態下隔絕空氣使得部分在乾燥過程中容易發生氧化等化學變化的物料能更好地保持原有的特性,就能減少品質的損失。真空乾燥就是將被乾燥的食品物料放置在密閉的乾燥室內,在用真空系統抽真空的同時,對被乾燥物料適當不斷加熱,使物料內部的水分通過壓力差或濃度差擴散到表面,水分子在物料表面獲得足夠的動能,在克服分子間的吸引力後,逃逸到真空室的低壓空氣中,從而被真空泵抽走除去。
真空乾燥方式各種各樣究其根本而言可分為通過沸點和通過融點兩種。
一、通過沸點乾燥
乾燥過程中,液體水分汽化有軸蒸發和沸騰兩種方式。水在沸騰時的汽化速度比在蒸發時的汽化速度快得多,水分蒸發變成蒸汽可以在任何溫度下進行。水分沸騰變成蒸汽,只能在特定溫度下進行,但是當降低壓強的時候,水的沸點也降低。例如,在19.6kPa氣壓下,水的沸點即可降到60°C。真空乾燥機就是在真空狀態下,提供熱源,通過熱傳導、熱輻射等傳熱方式供給物料中水分足夠的熱量,使蒸發和沸騰同時進行,加快汽化速度。同時,抽真空又快速抽出汽化的蒸汽,並在物料周圍形成負壓狀態,物料的內外層之間及表面與周圍介質之間形成較大的濕度梯度,加快了汽化速度,達到快速乾燥的目的。
真空乾燥過程受供熱方式、加熱溫度、真空度、冷卻劑溫度、物料的種類和初始溫度及所受壓緊力大小等因素的影響,通常供熱有熱傳導、熱輻射和兩者結合三種方式。
二、通過融點乾燥(又稱之為冷凍乾燥)
乾燥過程中首先將將濕物料(或溶液)在較低溫度下(-10—-50℃)凍結成固態,然後在高度真空(130~0.1Pa)下,將其中固態水分直接升華為氣態而除去的乾燥過程,也稱升華乾燥。
實現這種真空乾燥的必要條件是乾燥過程的壓力應低於操作溫度下冰的飽和蒸汽壓。常控制在相應溫度下冰的飽和蒸氣壓的1/2—1/4。如一40℃時乾燥,操作壓力應為2.7~6.7Pa。
濕物料也可以不預凍,而是利用高度真空時水分汽化吸熱而將物料自行凍結。這種凍結能量消耗小,但對液體物料易產生泡沫或飛濺現象而遭致損失,同時也不易獲得多孔性的均勻乾燥物。
一般情況下,熱量由加熱介質通過乾燥室的間壁供給,因此,既要供給濕物料的熱量以保證一定的乾燥速率,又要避免冰的溶化。
乾燥過程中升華溫度一般為-35—-5℃,其抽出的水分可在冷凝器上冷凍聚集或直接為真空泵排出。若升華時需要的熱量直接由所乾燥的物料供給,這種情況下,物料溫度降低很快,以致於冰的蒸汽壓很低而使升華速率降低。
3. 乾燥設備是怎樣進行乾燥的有那些方法
首先,什麼是乾燥? 乾燥就是利用熱能加熱物料,使物料中的水分蒸發而除去或利用冷凍法使水分結冰後升華而除去水分的單元操作。
1.減少食品的體積和重量,方便運輸或減少運輸費用;
2.可以有效的防止微生物的繁殖;
3.便於食品貯存和提高使用方便性;
4.加工出不同風味的產品及其它產品的輔料。
對流乾燥法
將加熱的空氣或煙道氣與冷空氣的混合氣體對流的方式接觸物料,從而進行濕熱交換,即物料吸收熱量、蒸發水分,蒸發出來的水分由乾燥介質帶走 。這種方法的主要特點是乾燥介質的溫度和濕度容易控制,可避免物料發生過熱而降低品質,但過程較為緩慢,熱效率不高 。
傳導乾燥法
物料與熱表面直接觸而獲得熱量、蒸發水分。若物料層很薄或濕度較大,用此法較為適宜,因為蒸發水分的熱量是從熱表面經過物料的,熱經濟性好;但缺點是乾燥慢且不均勻,溫濕度難以控制 。
輻射乾燥法
這種方法是利用陽光或紅外輻射器發出的輻射熱能來乾燥物料。其機理是 :當輻射波長與物料的吸收波長一致時,物料就大量吸收紅外 線 。分子振動加劇,濕度升高,內部水分隨溫度梯度及水分,梯 度的作用向表面轉移並蒸 發 。
升華乾燥法
在高度真空下被汽化的物料與熱源溫度之差很大,有利 於進行升華作用。在實際作業時,先將物料冰凍,然後置於高 度真空之下,慢慢地使冰凍物料的水分升華,達到乾燥的目的。
吸附乾燥法
吸附式乾燥機就根據吸附乾燥法的原理對壓縮空氣進行乾燥處理。利用吸附劑(活性氧化鋁、硅膠、分子篩)吸附水分的特性來降低壓縮空氣中水分的含量。將飽和的壓縮空氣利用水分和空氣分子體積之不同採用了氣體凈化專用分子篩來過濾除壓縮空氣中的飽和水蒸汽,可輕易的將水分子吸附在分子篩顆粒內,再利用再生方法來還原分子篩。
4. 常用的乾燥方法有哪些
常用的乾燥方法:
①常壓乾燥
即在一個大氣壓條件下的乾燥稱常壓乾燥,本法設備簡單,常用箱式乾燥器(烘箱或烘房),缺點是乾燥時間長,可能因過熱而使不耐熱成分破壞,而且易結塊。
②減壓乾燥
減壓乾燥是在密閉容器中抽真空後進行乾燥的方法。此法優點是溫度較低,產品質松易粉碎。此外,減少了空氣對產品的不良影響,對保證產品質量有一定意義。特別適合於含熱敏感成份的物料。常用器械為減壓乾燥器。乾燥效果取決於真空度的高低與被乾燥物堆積的厚度。
③噴霧乾燥
噴霧乾燥系指用霧化器將液態物料分散成霧滴,並利用熱空氣來乾燥霧滴而獲得干品的一種方法。此法能直接將溶液、混懸液、乳狀液乾燥成顆粒或粉末,省去進一步蒸發、粉碎操作。其原理是將被乾燥的液體物料經霧化器分散成許多細小的液滴,進入流動的熱空氣流中,由於其總表面積極大,故乾燥速度極快,在數秒鍾內完成水分蒸發,具有瞬間乾燥的特點。
④沸騰乾燥
又名流化乾燥,是流化技術在葯物乾燥中的新發展。主要用於濕粒狀物料的乾燥,如片劑、顆粒劑等顆粒的乾燥。具有乾燥效率高,乾燥均勻,產量高,適用於同一品種的連續生產,而且溫度較低、操作方便、佔地面積小等優點。但乾燥室內不易清洗,尤其不宜用於有色顆粒的乾燥,同時乾燥後細粉比例較大。沸騰乾燥的原理是利用從流化床底部吹入的熱氣流使顆粒吹起懸浮,流化翻滾如「沸騰狀」,物料的跳動大大增加了蒸發面,熱氣流在懸浮的顆粒間通過,在動態下進行熱交換,帶走水分,達到乾燥目的。若採用減壓沸騰乾燥,乾燥效率更高。
⑤冷凍乾燥
系指使被乾燥液體冷凍成固體,在低溫低壓下利用水分升華性能,使冰直接變成氣體而除去,從而達到乾燥目的的一種乾燥方法。冷凍乾燥要求高度的真空和低溫,所得製品具多孔性,疏鬆易溶,特別適用於一些不耐熱葯品、低熔點葯品的乾燥。如酶類、抗生素、疫苗等,也可避免易氧化葯物的分解。
5. 乾燥機理
空氣乾燥器是一種應用熱空氣作乾燥介質的乾燥設備,其中熱空氣與被乾燥的物料相接觸,將物料中的水分汽化並帶走。
圖7-1示出一空氣乾燥器的操作情況,濕料由進口1送入乾燥器室2,借輸送裝置沿乾燥器移動,乾燥後的物料經出料口3卸出。冷空氣由抽風機4抽入,經預熱器5被預熱到一定溫度後,通入乾燥器中與濕物料相接觸,使物料表面的水分汽化並將水汽帶走。以蒸發所需的熱量或全部由空氣供給,或由空氣供給一部分,而另在乾燥室中設置加熱器6以供給其餘所需的部分。
除乾燥室及空氣預熱器外,乾燥裝置中還設有抽風(或送)機械、進料器、卸料器和除塵器等。圖7-1所示的流程中,熱空氣僅利用一次。實際上還有將部分空氣循環使用等其它方案。
在計算乾燥器時,通常已知濕物料的處理量及其最初和最終含水率,要求計算蒸發的水分量,乾燥後的物料量以及空氣與熱能的耗用量等。因此,需對乾燥器作出物料和熱量的衡算。物料中的含水率是計算的基礎。
圖7-1空氣乾燥器的操作情況
1-進料口;2-乾燥室;3-卸料口;4-抽風機;5、6-空氣預熱器
一、物料中的含水率
物料的含水率表示方法有兩種,一種是以濕物料為基準的含水率,又稱濕基含水率,以符號W表示,其定義為:
非金屬礦產加工機械設備
另一種是以絕對乾料為基準的含水率,又稱干基含水率,以符號X表示,其定義為:
非金屬礦產加工機械設備
例如有100kg濕物料,若其中含水分20kg,則絕對干物料質量為100-20=80kg,而其濕基含水率為:
非金屬礦產加工機械設備
干基含水率為:
非金屬礦產加工機械設備
上述兩種含水率之間的換算關系如下:
非金屬礦產加工機械設備
在乾燥器的物料衡算中,採用干基含水率較為方便,但習慣上常用濕基表示物料中的含水率。
二、物料中所含水分的性質
在計算乾燥器的過程中,除確定從濕物料中除去的水分量、所需的空氣量和熱量外,計算乾燥器尺寸時,則需要通過乾燥速度和乾燥時間的計算來確定。乾燥過程中所除去的水分,是由物料內部移動到表面,然後由物料表面汽化而進入乾燥介質。因此,乾燥速度不僅取決於空氣的性質和操作條件,而且還取決於物料中所含水分的性質。
當一種物料與一定溫度及濕度的空氣相接觸時,勢必會釋出水分或吸收水分而達到一定的值,只要空氣的狀態不變,物料中所含水分就總是維持這個定值,此時物料中水分將不因和空氣接觸時間如何延長而再變化,這個定值就稱為該物料在一定空氣狀況下的平衡水分。同樣空氣狀況下物料的平衡水分隨物料的性質和溫度而異。圖7-2示出某些物料在25℃的平衡水分。無孔隙而不容於水的固體,例如玻璃絲和瓷土,其平衡水分接近於零。纖維或膠質的有機物質如木材、羊毛、皮革等,其平衡水分則較大且主要取決於所接觸空氣的相對溫度。
平衡水分代表物料在一定空氣狀況下可以乾燥的限度,在乾燥過程中所能除去的水分,只是物料中超出平衡水分的那一部分,稱自由水分。物料中所含的總水分為自由水分與平衡水分之和。
物料中所含水分,亦可依其去除的難易,分為結合水分和非結合水分。
結合水分——包括物料細胞或纖維皮壁及毛細管中所含的水分非金屬礦物中的結晶水,分子吸附水,此種水分主要屬於物化結合方式,故難於去除。
非結合水分——包括存在於物料表面的潤濕水分及孔隙中水分,此種水分是屬於機械結合方式,與物料的結合強度弱,故易於去除。
凡含結合水分的物料,稱為吸水物料;僅含有非結合水分的物料,則稱為非吸水物料。木材、皮革、纖維和其織物,親水性的非金屬礦物如膨潤土、海泡石,以及人工合成的高分子親水材料等都是吸水物料,而石英、氧化鋁和陶瓷則為非吸水物料。
圖7-2某些物料的平衡水分
圖7-3水分的種類
應予指出:結合水分與非結合水分,其區別僅取決於物料本身的性質,而平衡水分與自由水分則還取決於乾燥介質的狀況。以圖7-3中代表硝化纖維的曲線為例,此曲線與100%相對溫度軸相交的點B表示結合水分為18%,對於含水分25%的硝化纖維,除結合水分以外,還含非結合水分7%。如將此樣品置於相對溫度為60%的空氣中乾燥,自由線上點A可讀出其平衡水分為10.5%,自由水分則為14.5%,此14.5%的自由水分其中非結合水分佔7%,其餘為結合水分。又若將該樣品置於相對溫度為30%的空氣中乾燥,由圖7-3讀出其平衡水分為7%,而自由水分則為18%,此自由水分中,非結合水分亦佔7%。可見乾燥介質情況改變時,平衡水分和自由水分的數值將隨之改變。圖7-3表示這些水分的關系。
三、固體物料乾燥的機理
當固體物料超過其平衡水分而與乾燥介質(如加熱的空氣)接觸時,雖則在開始時水分系均勻地分布在物料中,但由於濕物料表面水分的汽化遂形成物料內部與表面間的濕度差。於是物料內部的水分借擴散作用向其表面移動而在表面汽化。由於乾燥介質連續不斷地將此汽化的水分帶走,從而達到固體物料乾燥的目的。
雖然水分的內部擴散與表面汽化是在同時進行著,但在乾燥過程不同的期間,乾燥機理不一定相同。這是由於物料的結構、性質、溫度等和周圍乾燥介質的情況的影響。因此,物料的乾燥機理是非常復雜的。只有在很少情況下,水分的內部擴散與表面汽化的速率才恰巧相等。實際上,在乾燥過程中,某些物料中水分表面汽化的速率是小於內部擴散的速率,但對另一些物料,則水分表面汽化速率大於內部擴散速率。顯然,速率較慢的為控制過程的關鍵。上述前一種情況如紙、皮革等乾燥為表面汽化控制,後一種情況如木材、陶土等的乾燥稱為內部擴散控制。
在物料的乾燥過程中,如上所述,被乾燥物料的性質、結構以及物料的最初濕度等對乾燥都有影響,而重要的則是物料周圍的介質的情況,如空氣的溫度、濕度和速度,以及空氣對物料表面的接觸情況等。空氣的溫度愈高速度愈大,濕度愈低,則乾燥愈快,反之則乾燥愈慢。至於空氣與物料的接觸情況,凡接觸愈好者,乾燥愈快,不均勻的接觸會使乾燥不均勻,使一部分的物料不能達到規定的乾燥標准,這些影響在表面汽化控制時非常顯著。
乾燥情況可以分為恆定乾燥和變動乾燥,所謂恆定乾燥情況系指在乾燥過程中空氣的溫度、濕度、速度以及物料接觸的情況不變,否則稱為變動乾燥情況。在工業上所遇到的乾燥情況如變動不大時,可以取為恆定乾燥情況。
四、乾燥速度
在恆定乾燥情況下,對連續操作來說,確定乾燥設備大小的根據是,應使物料在設備內的停留時間,足以使其由初始含水率降到最終要求的含水率。所以,解決乾燥速度問題是計算乾燥設備的先決條件。
乾燥速度為每單位時間在每單位乾燥面積上被乾燥物料所能汽化的水分質量(W)。
即
非金屬礦產加工機械設備
式中X——物料的含水率;
非金屬礦產加工機械設備
G——物料的質量(kg);
Gc——絕對干物料的質量(kg);
A——乾燥面積(m2);
θ——乾燥時間(h)。
圖7-4乾燥曲線
將物料的含水率X對乾燥時間θ進行標繪可得如圖7-4的典型乾燥曲線。由此圖可直接讀出在相同情況下將物料乾燥至某一含水率所需的時間。如圖所示,物料的含水率在經過不長的調整時間(圖中AB或A′B)後,與時間呈直線關系而減少,如圖中BC段所示,直到臨界點C,然後乃逐漸減少,如曲線CE段所示的關系。物料乾燥曲線的形狀視物料性質和乾燥條件而定。
五、影響乾燥速度的因素
乾燥速度受很多因素的影響,其中較為重要的有:
1.濕物料的性質與形狀包括濕物料的物理結構、化學組成、形狀及大小、物料層的厚薄,以及水分的結合方式等。
2.物料的最初與最終濕含量以及其臨界濕含量因這些項目與乾燥速度隨時間而降落的情況有關。
3.物料本身的溫度物料本身溫度愈高,則乾燥速度愈大。在乾燥器中的物料本身溫度又與乾燥介質溫度有關。
4.乾燥介質的溫度乾燥介質的溫度愈高則乾燥速度愈大,惟以不損害被乾燥物料的品質為原則。乾燥介質在乾燥器進口與出口的溫度差愈少,則其平均溫度愈高,因而乾燥速度亦愈大。
5.乾燥介質的濕度和流動速度如乾燥介質為空氣,則相對溫度愈低,水分汽化亦愈快。在等速乾燥階段時此影響最為顯著。增加空氣流動速度可以增加物料的乾燥速度。
6.乾燥介質與濕物料的接觸情況接觸情況主要是決定乾燥介質的流動方向。流動方向與物料的汽化表面垂直時,乾燥速度最快,平行時則較差。其中影響,可用氣體邊界層厚薄的概念解釋,即乾燥介質流動方向或垂直時邊界層的厚度比平行時為薄。
7.乾燥器的構造上述各項因素,當然都和乾燥器的構造有關,許多新型的乾燥器即是針對著某些有關乾燥速度的因素而設計的。
上述影響乾燥速度的許多因素,當然還不夠全面,因此,在設計乾燥器時,只能根據個別情況,選用適合於個別情況的實驗數據,以作計算的依據。