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果蔬干燥及过程分析

时间: 2018-06-07 08:58  来源: 未知   作者: chinagzsb   点击:  

  果蔬干燥过程中,在水分梯度和温度梯度的综合作用下,果蔬原料中的水分以外扩散和内扩散两种形式迁移,而且这两种水分迁移形式通常在干燥过程中同时存在。但是干燥时间、原料种类、品种和状念的不同,使得水分的内扩散与外扩散的速度有差异。对于可溶性固形物含量低的,切成薄片的果蔬原料或呈薄片状的蔬菜,它们的内部水分扩散速率往往大于物料表面水分汽化速率,在其它条件一定的情况下,物料的干燥速率主要受水分表面汽化速率的控制,即外控现象。水分在表面汽化的速率受干燥介质的影响,所以通过提高干燥介质温度和流速,可加快干燥速率。对可溶性固形物含量高且块形大的果蔬原料进行干燥时,在物料内部扩散至表面的水分少于其表面汽化的水分,在其它条件一定的情况下,其干燥速率主要受内部水分扩散控制,即内控现象,例如柿子的干燥,对于这种类型的果蔬,为了加快干燥速率,不能单纯通过提高干燥介质温度来提高干燥速率,否则会使物料表面水分蒸发过快,内部扩散的水分不足以补偿表面蒸发的水分,导致物料表面过干而形成硬壳,阻碍了水分继续蒸发,干燥速率反而降低,严重的情况下会使物料产生龟裂现象。即使是同一种果蔬原料,不同的干燥时期,有不同的干燥机理,例如葡萄干燥,在干燥初期为表面扩散控制,当含水量降低到一定程度时,又变为内部扩散控制。

  随着果蔬干燥过程的进行,物料内部可被蒸发的水分逐渐减少,水分蒸发速率也会慢慢降低。当物料内外水分达到一致时,物料表面从介质中吸附的水分与其表面蒸发的水分达到平衡,此时物料含水量为该条件下的平衡水分。达到平衡水分时,物料的温度与干燥介质的温度一致。平衡水分足物料的干燥极限。平衡水分随环境温度与湿度发生变化,当环境温度高且湿度低时,物料的平衡水分也低,当环境温度低且湿度高时,物料的平衡水分就高。

  (3)果蔬干燥过程分析

  果蔬干燥过程中,物料的绝对含水量、干燥设备速率以及物料的温度均随干燥时间的变化呈一定的规律性变化。根据它们的变化规律,可将干燥过程分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段。物料的绝对含水量是指物料所含水分与其固形物质量之比的百分数。干燥速率是指单位时间内绝对含水量降低的百分数。图2-20、图2-21、图2-22分别表示干燥过程中物料的绝对含水量、物料温度以及干燥速率随干燥时间变化的关系曲线图。

  由图2-20、图2-21、图2-22可见,干燥时间从to到t1的干燥过程中,物料的绝对含水量沿曲线由Ao降到Bo,果蔬物料的温度沿曲线由A1上升至B1,干燥速率沿曲线卣A2上升至B2,这一阶段是物料的升温阶段,该阶段持续时间的长短取决于物料厚度。在升温阶段,由于物料表面水分蒸发,形成了物料由外向内的湿度梯度,促使内部水分向表层扩散。此外,升温阶段,因物料表面温度较内层温度高,形成了温度梯度,温度梯度的作用使物料的水分由表层向内部扩散,但该温度梯度的作用较小,即热扩散作用导致的水分迁移较湿度梯度导致的水分内扩散要少得多,所以水分总体上还是由内都向表层扩散。当干燥时间为t1时,物料的温度升至干燥介质的湿球温度,升温阶段结束,进入干爆阶段。在干燥阶段为t7至t2时,物料的绝对含水量沿曲线由Bo降至Co,果蔬物料的温度和干燥速率保持不变,所以该阶段称为恒速干燥阶段。在恒速干燥阶段,由于物料中的游离含水量较高,经内扩散迁移至物料表面的水分足以补偿其表面蒸发的水分,其蒸发速率完全由干燥介质决定,物料从千燥介质吸收的热能全部消耗于水分的蒸发,所以物料的温度在恒速干燥阶段保持不变。因为干燥介质的温度、湿度等因素不变,所以干燥速率也不变。当干燥时间从t2到t3时,物料的绝对含水量沿曲线由Co降至Do,物料的温度沿曲线由Cl升至D1,干燥速率沿曲线由C2降至D2,所以该阶段称为降速干燥阶段。当恒速干燥时间进行到t2时,物料的绝对含水量下降至G,此时物料的绝对含水量为50%~60%,游离水分大大减少,而物料内部水分经内扩散迁移至表面的水分不足以补偿表面蒸发的水分,所以干燥速率减慢,即进入降速干燥阶段o在降速干燥阶段,干燥速率完全受水分内扩散的控制。随着降速干燥的进行,果蔬中的绝对含水量进一步降低,使果蔬内部水分向表面扩散也越来越少,因此物料从干燥介质中吸收的热能部分用于温度的升高。当降速干燥进行至t3时,果蔬中的含水量达到平衡水分,其温度也与干燥介质的于球温度一致,干燥过程终止,即干燥速率为零。

果蔬典型干燥曲线
 
果蔬电信干燥速率曲线

  干燥速率不仪对生产效率有影响,而且对产品质量也起决定性的作用。干燥过程中,干燥速率受干燥介质的温度、湿度、气流循环速度、果蔬的种类和状态等因素的影响。

  干燥介质的温度温度越高,饱和蒸汽压也越大,如果干燥介质的绝对湿度不变,那么温度升高时,其饱和度差就増大,所以干燥介质的温度升高,促使果蔬中的水分汽化而扩散到干燥介质中,从而提高了干燥速率。

  干燥介质的湿度干燥介质的湿度越高,其饱和差越小,干燥设备能力弱,不利于果蔬物料表面水分汽化并扩散到干燥介质中,所以干燥速率小当干燥介质的湿度越低时,其饱和差越大,干燥能为越强,促使果蔬中更多水分汽化而扩散到干燥介质
中,干燥速率提高。


  气流循环速度加快空气流速能及时将聚积在果蔬表面附近的湿热空气带走,以免阻止物料水分的进一步蒸发;又因为干热空气的饱和差大,能容纳更多的水蒸气,从而加快了果蔬物料表面水分的蒸发。此外加大空气流速,也就増加了果蔬表而接触的干热空气量,也就増加了果蔬中水分的蒸发。所以空气流速越快,果蔬干燥速率也就越大。

  比表面积比表而积是单位体积的原料所具有的表而积中因为大多数水分从原料表面蒸发,因此,比表面积越大,单个物料的体积就越小,缩短了热量向物料中心传递和内部水分向外迁移的邮离,也増加了原料与干燥介质的接触面积,从前加地了果蔬中的水分蒸发,提高了干燥速率。

  物料的种类和状态物料的种类和状态不同,其比表面积大小也不同。比表面积大的物料千燃诹率快。此外,物料的种类不同,其中所含成分有差异,从而导致物料中的水分所受的束缚力也不同,所以干燥速率也不同。当物料中的大分子固形物含量高时,干燥速率较小。另外,果蔬原料结构不同,也影响了水分内扩散的速率,从而影响干燥速率。一般来讲,质地致密的果蔬原料,其水分内扩散的速率小,干燥速率也小。即使是同一类果蔬原料,因其品种不同而导致其成分与结构上有差异,同样也会影响干燥速率。真空度在标准的大气压条件下,水的沸点为100℃,当大气压降低时,水的沸点也相应降低。真空度越高,气压越低,水的沸点也越低。因此在其它干燥条件相同的情况下,果蔬原料在真空室内加热干燥的速率比常规大气压下的大。

  原料的装载量烘盘单位面积装戴的原料量刘干燥速率有很大的影响,单位面积的装戴量越多,则厚度越大,不利于空气流通以及原料与干爆介质的接触,减缓了水分蒸发,降低了干燥设备速率。
 

(责任编辑:chinagzsb)
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