(1)常壓干制 常壓干制過程包括恒速干制和減速干制兩個(gè)階段。
在恒速干制階段,肉塊內(nèi)部水分?jǐn)U散的速率要大于或等于表面蒸發(fā)速度,此時(shí)水分的蒸發(fā)是在肉塊表面進(jìn)行的,蒸發(fā)速度由蒸氣穿過周圍空氣膜的擴(kuò)散速率控制,而干制速度取決于周圍熱空氣與肉塊之間的溫度差。
當(dāng)肉塊中水分的擴(kuò)散速率不能再使表面水分保持飽和狀態(tài)時(shí),水分?jǐn)U散速率便成為干制速度的控制因素。此時(shí),肉塊溫度上升,表面開始硬化,干制進(jìn)入減速干制階段。水分移動(dòng)開始稍感困難階段為第一減速干制階段,以后大部分成為膠狀水的移動(dòng)則進(jìn)入第二減速干制階段。
(2)減壓干制 食品置于真空環(huán)境中,隨真空度的不同,在適當(dāng)溫度下,其所含水分會(huì)蒸發(fā)或升華。肉品的減壓干制有真空干制和冷凍升華干制兩種。
①真空干制 是指肉塊在未達(dá)結(jié)冰溫度的真空狀態(tài)(減壓)下通過水分的蒸發(fā)而進(jìn)行干制。真空干制時(shí),在干制初期,與常壓干制時(shí)相同,也存在著水分的內(nèi)部擴(kuò)散和表面蒸發(fā)。但在整個(gè)干制過程中,則主要為內(nèi)部擴(kuò)散與內(nèi)部蒸發(fā)共同進(jìn)行。因此,與常壓干制相比較,干制時(shí)間縮短,表面硬化現(xiàn)象減少。
②冷凍升華干制 通常是將肉塊急速冷凍至-30~-40℃,將其置于可保持真空壓力13~133帕的干制室中,通過冰的升華而脫水干制。冰的升華速度取決于干制室的真空壓力及升華所需要的熱量。另外,與肉塊的大小、厚薄均有關(guān)系。冷凍升華干制法雖需加熱,但并不需要高溫,只供給升華潛熱并縮短干制時(shí)間即可。
(3)微波干制 微波干制是指用電磁波(微波)透過被干制食品,使食品中的極性分子(水、糖、鹽)隨著微波極性變化而以極高的頻率轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生摩擦熱,從而使被干制食品的內(nèi)、外部同時(shí)升溫,迅速放出水分,達(dá)到干制的目的。
干燥方法 干燥就是從各種物料中去除濕分的過程,各種物料可以是固體、液體或氣體,固體又可分大塊料、纖維料、顆粒料、細(xì)粉料等等,而濕分一般是物料中的水分,也可以是其它溶劑.在此以水分為對(duì)象.干燥設(shè)備的干燥方法有三類:(1) 機(jī)械脫水法
機(jī)械脫水法就是通過對(duì)物料加壓的方式,將其中一部分水分?jǐn)D出.常用的有壓榨、沉降、過濾、離心分離等方法.機(jī)械脫水法只能除去物料中部分自由水分,結(jié)合水分仍殘留在物料中,因此,物料經(jīng)機(jī)械脫水后物料含水率仍然很高,一般為40~60%.但機(jī)械脫水法是一種最經(jīng)濟(jì)的方法.(2) 加熱干燥法
也就是我們常說的干燥,它利用熱能加熱物料,氣化物料中的水分.除去物料中的水分需要消耗一定的熱能.通常是利用空氣來烘干物料,空氣預(yù)先被加熱送入干燥機(jī),將熱量傳遞給物料,氣化物料中的水分,形成水蒸汽,并隨空氣帶出干燥器.物料經(jīng)過加熱干燥,能夠除去物料中的結(jié)合水分,達(dá)到產(chǎn)品或原料所要求的含水率.(3) 化學(xué)除濕法
是利用吸濕劑除去氣體、液體、固體物料中的少量水分,由于吸濕劑的除濕能力有限,僅用于除去物料中的微量水分.因此生產(chǎn)中應(yīng)用很少.
在實(shí)際生產(chǎn)過程中,對(duì)于高濕物料一般均盡可能先用機(jī)械脫水法去除大量的自由水分,之后再采取其它干燥方式進(jìn)行干燥.
1、自然風(fēng)干
2、蒸發(fā)曬干
3、干燥劑(1)、濃H2SO4:具有強(qiáng)烈的吸水性,常用來除去不與H2SO4反應(yīng)的氣體中的水分。
(2)、無水氯化鈣:因其價(jià)廉、干燥能力強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用。干燥速度快,能再生,脫水溫度473K。一般用以填充干燥器和干燥塔,干燥藥品和多種氣體。
(3)、無水硫酸鎂:有很強(qiáng)的干燥能力,吸水后生成MgSO4.7H2O。吸水作用迅速,效率高,價(jià)廉,為一良好干燥劑。常用來干燥有機(jī)試劑。
干燥是很多行業(yè)生產(chǎn)流程中重要的和不可少的一個(gè)環(huán)節(jié),干燥設(shè)備的選型合理和使用好壞直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、能源消耗、人員勞動(dòng)強(qiáng)度等指標(biāo),由于干燥方法和干燥設(shè)備多種多樣,同一種物料有多種干燥方式,可使用多種類型的干燥設(shè)備,同一種干燥設(shè)備又能干燥多種物料,因此,干燥設(shè)備的合理選型和正確使用是非常正要的。為了便于用戶選擇一種理想的干燥設(shè)備,在此對(duì)一些相關(guān)問題作個(gè)簡(jiǎn)要說明。
一、干燥方法
干燥就是從各種物料中去除濕分的過程,各種物料可以是固體、液體或氣體,固體又可分大塊料、纖維料、顆粒料、細(xì)粉料等等,而濕分一般是物料中的水分,也可以是其它溶劑。在此以水分為對(duì)象。
干燥方法有三類:
(1) 機(jī)械脫水法
機(jī)械脫水法就是通過對(duì)物料加壓的方式,將其中一部分水分?jǐn)D出。常用的有壓榨、沉降、過濾、離心分離等方法。機(jī)械脫水法只能除去物料中部分自由水分,結(jié)合水分仍殘留在物料中,因此,物料經(jīng)機(jī)械脫水后物料含水率仍然很高,一般為40~60%。但機(jī)械脫水法是一種最經(jīng)濟(jì)的方法。
(2) 加熱干燥法
也就是我們常說的干燥,它利用熱能加熱物料,氣化物料中的水分。除去物料中的水分需要消耗一定的熱能。通常是利用空氣來干燥物料,空氣預(yù)先被加熱送入干燥器,將熱量傳遞給物料,氣化物料中的水分,形成水蒸汽,并隨空氣帶出干燥器。物料經(jīng)過加熱干燥,能夠除去物料中的結(jié)合水分,達(dá)到產(chǎn)品或原料所要求的含水率。 (3) 化學(xué)除濕法
是利用吸濕劑除去氣體、液體、固體物料中的少量水分,由于吸濕劑的除濕能力有限,僅用于除去物料中的微量水分。因此生產(chǎn)中應(yīng)用很少。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中,對(duì)于高濕物料一般均盡可能先用機(jī)械脫水法去除大量的自由水分,之后再采取其它干燥方式進(jìn)行干燥。
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干燥是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中最常用到的重要操作之一,其目的在于除去化合物中存在的少量水分或其他溶劑。
液體中的水分會(huì)與液體形成共沸物,在蒸餾時(shí)就有過多的“前餾分”,造成物料的嚴(yán)重?fù)p失;固體中的水分會(huì)造成熔點(diǎn)降低,而得不到正確的測(cè)定結(jié)果。試劑中的水分會(huì)嚴(yán)重干擾反應(yīng),如在制備格氏試劑或酰氯的反應(yīng)中若不能保證反應(yīng)體系的充分干燥就得不到預(yù)期產(chǎn)物;而反應(yīng)產(chǎn)物如不能充分干燥,則在分析測(cè)試中就得不到正確的結(jié)果,甚至可能得出完全錯(cuò)誤的結(jié)論。
所有這些情況中都需要用到干燥。干燥的方法因被干燥物料的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及要求干燥的程度不同而不同,如果處置不當(dāng)就不能得到預(yù)期的效果。
? 1.液體的干燥? 實(shí)驗(yàn)室中干燥液體有機(jī)化合物的方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩類。? (1)物理干燥法? ① 分餾法:可溶于水但不形成共沸物的有機(jī)液體可用分餾法干燥,如實(shí)驗(yàn)4那樣。
? ② 共沸蒸(分)餾法:許多有機(jī)液體可與水形成二元最低共沸物(見書末附錄3),可用共沸蒸餾法除去其中的水分,其原理見第74~77頁。當(dāng)共沸物的沸點(diǎn)與其有機(jī)組分的沸點(diǎn)相差不大時(shí),可采用分餾法除去含水的共沸物,以獲得干燥的有機(jī)液體。
但若液體的含水量大于共沸物中的含水量,則直接的蒸(分)餾只能得到共沸物而不能得到干燥的有機(jī)液體。在這種情況下常需加入另一種液體來改變共沸物的組成,以使水較多較快地蒸出,而被干燥液體盡可能少被蒸出。
例如,工業(yè)上制備無水乙醇時(shí),是在95%乙醇中加入適量苯作共沸蒸餾。首先蒸出的是沸點(diǎn)為64.85℃的三元共沸物,含苯、水、乙醇的比例為74∶7.5∶18.5。
在水完全蒸出后,接著蒸出的是沸點(diǎn)為68.25℃的二元共沸物,其中苯與乙醇之比為67.6∶32.4。當(dāng)苯也被蒸完后,溫度上升到78.85℃,蒸出的是無水乙醇。
? ③ 用分子篩干燥:分子篩是一類人工制作的多孔性固體,因取材及處理方法不同而有若干類別和型號(hào),應(yīng)用最廣的是沸石分子篩,它是一種鋁硅酸鹽的結(jié)晶,由其自身的結(jié)構(gòu),形成大量與外界相通的均一的微孔?;衔锏姆肿尤粜∮谄淇讖?,可進(jìn)入這些孔道;若大于其孔徑則只能留在外面,從而起到對(duì)不同種分子進(jìn)行“篩分”的作用。
選用合適型號(hào)的分子篩,直接浸入待干燥液體中密封放置一段時(shí)間后過濾,即可有選擇地除去有機(jī)液體中的少量水分或其他溶劑。分子篩干燥的作用原理是物理吸附,其主要優(yōu)點(diǎn)是選擇性高,干燥效果好,可在pH 5~12的介質(zhì)中使用。
表3-3列出了幾種最常用的分子篩供選用時(shí)參考。分子篩在使用后需用水蒸氣或惰性氣體將其中的有機(jī)分子代換出來,然后在(550±10)℃下活化2h,待冷卻至約200℃時(shí)取出,放進(jìn)干燥器中備用。
若被干燥液體中含水較多,則宜用其他方法先作初步干燥后再用分子篩干燥。 表3-3 幾種常用分子篩的吸附作用 (2)化學(xué)干燥法? 化學(xué)干燥法是將適當(dāng)?shù)母稍飫┲苯蛹尤氲酱稍锏囊后w中去,使與液體中的水分發(fā)生作用而達(dá)到干燥的目的。
依其作用原理的不同可將干燥劑分成兩大類:一類是可形成結(jié)晶水的無機(jī)鹽類,如無水氯化鈣,無水硫酸鎂,無水碳酸鈉等;另一類是可與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì),如金屬鈉、五氧化二磷、氧化鈣等。前一類的吸水作用是可逆的,升溫即放出結(jié)晶水,故在蒸餾之前應(yīng)將干燥劑濾除,后一類的作用是不可逆的,在蒸餾時(shí)可不必濾除。
對(duì)于一次具體的干燥過程來說,需要考慮的因素有干燥劑的種類、用量、干燥的溫度和時(shí)間以及干燥效果的判斷等。這些因素是相互聯(lián)系、相互制約的,因此需要綜合考慮。
① 干燥劑的種類選擇選擇干燥劑主要考慮:? (a)所用干燥劑不能溶解于被干燥液體,不能與被干燥液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),也不能催化被干燥液體發(fā)生自身反應(yīng)。如堿性干燥劑不能用以干燥酸性液體;酸性干燥劑不可用來干燥堿性液體;強(qiáng)堿性干燥劑不可用以干燥醛、酮、酯、酰胺類物質(zhì),以免催化這些物質(zhì)的縮合或水解;氯化鈣不宜用于干燥醇類、胺類及某些酯類,以免與之形成絡(luò)合物等。
表3-4列出了干燥各類有機(jī)物所適用的干燥劑。?? 表3-4 適合于各類有機(jī)液體的干燥劑 (b)干燥劑的干燥效能和需要干燥的程度。
無機(jī)鹽類干燥劑不可能完全除去有機(jī)液體中的水。因所用干燥劑的種類及用量不同,所能達(dá)到的干燥程度亦不同。
應(yīng)根據(jù)需要干燥的程度來選擇(見第107~108頁)。至于與水發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)的干燥劑,其干燥是較為徹底的,但使用金屬鈉干燥醇類時(shí)卻不能除盡其中的水分,因?yàn)樯傻臍溲趸c與醇鈉間存在著可逆反應(yīng): C2H5ONa + H2O = C2H5OH + NaOH 因此必須加入鄰苯二甲酸乙酯或琥珀酸乙酯使平衡向右移動(dòng)。
? ② 干燥劑的用量干燥劑的用量主要決定于:? a.被干燥液體的含水量。液體的含水量包括兩部分:一是液體中溶解的水,可以根據(jù)水在該液體中的溶解度進(jìn)行計(jì)算;表3-5列出了水在一些常用溶劑中的溶解度。
對(duì)于表中未列出的有機(jī)溶劑,可從其他文獻(xiàn)中去查找,也可根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)估計(jì)。二是在萃取分離等操作過程中帶進(jìn)的水分,無法計(jì)算,只能根據(jù)分離時(shí)的具體情況進(jìn)行推估。
例如,在分離過程中若油層與水層界面清楚,各層都清晰透明,分離操作適當(dāng),則帶進(jìn)的水就。
種子干燥的方法通常有自然干燥和人工機(jī)械干燥兩類。
⒈自然干燥 自然干燥是利用日光曝曬、通風(fēng)和攤晾等方法降低種子水平。方法簡(jiǎn)便,經(jīng)濟(jì)而又安全,尤其適于小批量種子。但用此法干燥種子,必須做到清場(chǎng)預(yù)曬、薄攤勤翻,適時(shí)人倉,防止結(jié)露回潮。
⒉人工機(jī)械干燥法
⑴自然風(fēng)干法 此法簡(jiǎn)便易行,只要有一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)就能進(jìn)行工作,但干燥性能有一定限度。
⑵熱空氣干燥 由于專業(yè)化的種子生產(chǎn)批量大,自然干燥有時(shí)受氣候條件影響,自然風(fēng)干法又不適于大批量種子生產(chǎn),這時(shí)就需要建立種子烘干加式廠用熱空氣干燥種子。其工作原理是:在一定條件下,提高空氣的溫度可以改變種子水分與空氣相對(duì)濕度的平衡關(guān)系。不同類型的種子,不同地域,所采用的加熱機(jī)械和烘房布局也各不相同。但用此法干燥種子都應(yīng)注意如下事項(xiàng):決不可將種子直接放在加熱器上焙干;應(yīng)嚴(yán)格控制種溫;種子在干燥時(shí),一次失水不宜太多;如果種子水分過高,可采用多次間隙干燥法;經(jīng)烘干后的種子,需冷卻到常溫時(shí)才能入倉。
常壓對(duì)流干燥法、接觸式干燥法、輻射干燥法、減壓干燥法
常壓對(duì)流干燥法:固定接觸式(箱式、隧道式、輸送帶式、泡沫干燥);懸浮接觸式(氣流干燥、流化床干燥、噴霧干燥、膨化干燥)特點(diǎn):A通過介質(zhì)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(shè)備簡(jiǎn)單易操作,能耗高。
接觸式干燥法:滾筒干燥。特點(diǎn):A物料與熱表面無介質(zhì);B熱量傳遞與水分傳遞方向一致;C干燥不均勻、不易控制、制品品質(zhì)不高.
輻射干燥法:紅外線干燥、微波干燥(紅外干燥特點(diǎn):A干燥速度快,效率高;B吸收均一,產(chǎn)品質(zhì)量好;C設(shè)備操作簡(jiǎn)單,但能耗較高。微波干燥特點(diǎn):A干燥速度快;B加熱均勻,制品質(zhì)量好;C選擇性強(qiáng);D容易調(diào)節(jié)和控制;E可減少細(xì)菌污染;F設(shè)備成本及生產(chǎn)費(fèi)用高。)
減壓干燥:冷凍干燥。特點(diǎn):A產(chǎn)品的色香味和營(yíng)養(yǎng)成分損失??;B能保持食品的原有形態(tài);C產(chǎn)品含水量低,貯存期長(zhǎng);D不會(huì)導(dǎo)致表面硬化;E能耗大、成本高、干燥速率低、包裝要求高。
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