用传统的高温干燥机干燥湿的、压榨榨出蔗糖汁后的甜菜浆需要3.24xlO7J/(100kg甜菜浆)的热能,占蔗糖工厂能量消耗的33%。德国研制出高压过热蒸汽干燥机用于甜菜浆干燥,相比于传统的空气干燥接近5000kJ/(kg蒸发水分)的能量消耗,该干燥机仅消耗290010/(kg蒸发水分)。干燥物的总面积为240m2,干燥能力为32t/h(浆料)。干燥后浆料的固形物含量从30%升高至90%。浆料层的厚度在40——120mm,决定着干燥机的生产能力。随着干燥物的移动,蒸汽在甜菜浆料层间循环流动使其干燥。九台平行放置的鼓风机可为干燥机提供200000m3/h的循环蒸汽,再循环的蒸汽可用热交换器再加热。干燥层厚为120mm的浆料,要达到16——20t/h的蒸发效率,平均干燥时间只需要720%过热蒸汽干燥的浆料亮度高于空气干燥,但干燥机的成本髙,需6——7年时间收冋成本。
近来,丹麦成功开发了加压蒸汽-流化床干燥机,该干燥机可用于果肉状物料的干燥(Jensen,1992年)。其流化床操作压力3bar。流化床由过热蒸汽驱动,而过热蒸汽由鼓风机作用通过热交换器再循环。干燥机的干燥能力为2——40t/h(蒸发水分),丹麦最初在1982年进行了用于甜菜浆干燥的工业化规模的干燥机(直径6m)的小规模中试,1985年出现了相应干燥机。
虽然现有运用过热蒸汽概念的干燥机在欧洲已普遍用于甜菜浆干燥,小规模中试表明这种干燥机也能成功地干燥酒糟、紫花苜蓿、鱼粉、果肉浆、苹果渣等。在食品干燥中应用的一些特殊优势有:①封闭系统干燥可消除风味物质的挥发;②自动、可靠及无需保养;③环境友好;④无传统干燥方式可能产生的污染或氧化。
粮食过热蒸汽干燥Li等人(1998年,1999年)用过热蒸汽干燥技术对玉米粉圆饼片进行干燥,然后再对其煎炸。蒸汽温度和流动速度对干燥特征、温度剖面和物理特性(也就是易碎性、淀粉的胶凝性和微观结构)的作用可以确定下来。结果发现对于干燥而言,蒸汽温度比流动速度(或者热传递系数)的影响要大。这是因为大部分的干燥过程仅仅发生在流速下降时期。较高的蒸汽温度也会使得食品达到一个较低的平衡水分含量。而且,较高的蒸汽温度也会引起较高的变形系数并使得水分在变形系数最大时产生的更少。黏结特性测量结果显示饼片在较高蒸汽温度和流速下干燥,更易胶凝并且饼片的再吸水能力更髙。微观结构检测显示较高的蒸汽温度干燥得到较大的气孔和多孔渗水结构。
Moreira(2001年)再次使用过热蒸汽和热空气对玉米粉圆饼片和马铃薯片进行干燥。据报道,和玉米粉圆饼片在同样条件下干燥不同,在干燥马铃薯片的前几分钟蒸汽流速是持续恒定的。所以在同样的干燥条件下马铃薯片比玉米粉圆饼片的干燥速度快。蒸汽流速的作用在干燥马铃薯片时比干燥玉米粉圆饼片时要明显得多。
Caixeta等人(2002年)随后对过热蒸汽干燥马铃薯片在食品干燥特性和产品质量方面进行了研究,并与用热空气干燥的、从商业得来的和油炸的干马铃薯片进行了比较。发现了和Moreira(2001年)相似的结果,也就是蒸汽温度和流速对过热蒸汽干燥马铃薯片的干燥速度都有重要的影响。马铃薯片在较髙的蒸汽温度和流速下干燥会有程度比较低的收缩,但是比用低蒸汽温度和流速干燥的颜色要暗,维生素C的含量也较低。
与用热空气干燥的薯片相比,蒸汽干燥的收缩度要大。在相同的干燥条件下,用蒸汽干燥的薯片要比用热空气干燥的轻一些、软一些。同时发现用过热蒸汽干燥的薯片要比用热空气干燥的薯片保持维生素更久,特别是在比较低的蒸汽温度。
在日本发展起来的蒸汽干燥应用中,有一种是在没有氧气的情况下对薄马铃薯片干燥,水果冷库从而使其颜色和维生素C得以保持。在蒸汽干燥中去掉食品表面硬皮的形成过程对人造合成纤维的过热蒸汽干燥很有好处。Yoshida和Hoydo(1963年)用这种方法获得了更坚韧的且表面没有皱纹的优质纤维。
Uengkimbuan(2001年)用过热蒸汽和热空气在1M——160T对猪肉和发酵鱼进行了干燥。两者的干燥动力学以及颜色和收缩性都做了比较。结果发现两者用过热蒸汽干燥的颜色都比用热空气干燥的颜色要暗。在收缩性方面,用过热蒸汽干燥的猪肉要比用热空气干燥的收缩的小,然而对于发酵鱼两者对收缩性的影响都很小。发酵鱼的倒置温度为160T左右,而猪肉的则要高于160丈。
果蔬的过热蒸汽干燥Wongsakpairod(2000年)在干燥动力学和干燥食品质量方面对过热蒸汽、低温和髙温热空气干燥竹笋做了比较。在对竹笋干燥之前通常需要对竹笋进行煮沸以减少它的苦味(把产生苦味的混合物单宁分解掉),当采用过热蒸汽干燥时这个过程要除去。
即使在同一干燥温度下用过热蒸汽(120-160^)干燥的竹笋要比用热空气干燥的颜色暗淡。正如料想的一样,低温干燥的竹笋颜色最好(颜色最浅)。报道的倒置温度大约在140-160AC。品尝测试发现竹笋的苦味消失了。这和文献中竹笋萜类和糖苷的分解温度116$相一致。
Elustondo等(2001年,2002年)分别在理论和实验上对低压过热蒸汽干燥食品进行了研究。在10000——20000Pa蒸汽压力,60——90丈,蒸汽流动速度6m/s下对香蕉、苹果和木薯进行了干燥。基于一个理论干燥机制建立了一个数学模型,这个机制假设水分在一个移动的界限内通过蒸发来传送,允许水汽在干燥层流动,随着干燥过程的进行可以预测食品的干燥特性。他们建立了一个只有两个实验参数的简化表达式用来预测样品的干燥速度,以揭示不同的食品用低压过热蒸汽干燥时各种操作参数对干燥动力学和质量的影响。
流化床干燥广泛应用于化工、食品、陶瓷、医药、农业等领域,它主要用于可流化或机械辅助流化的潮湿颗粒产品的干燥。流化干燥也被用于以下操作,如混合、脱尘、蒸发、结晶、粉碎、造粒、包埋、反应等方面。
流化床具有干燥效率高、加热效率高、物料传递容易、易控制、适合各种规模操作、维修成本低等突出优点。流化床也有压力下降多、电能消耗大、流化质量不均、接触面易磨损、颗粒产品易粉碎等缺点。由于它所具有的一些突出优点和特色,它已经成为复杂固体颗粒加工和处理的一项成功单元操作。
颗粒性质为了解流化床干燥中粉末分类、流动性和流化质量,颗粒大小、密度、球状是基本的知识。大多颗粒不是球形的,而是多种不同形状的颗粒聚合在一起的。实际列举了一些常见的非球形颗粒粒度定义,实际列举了三种常见的颗粒密度,通常使用体积密度。
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