干燥原理

干燥原理

  1.外部條件控制的干燥過程

   在干燥過程中基本的外部變量為溫度、濕度、空氣的流速和方向、物料的物理形態、攪動狀況，以及在干燥操作時干燥器的持料方法。外部干燥條件在干燥的初始階段，即在排除非結合表面濕分時特別重要，因為物料表面的水分以蒸汽形式通過物料表面的氣膜向周圍擴散，這種傳質過程伴隨傳熱進行，故強化傳熱便可加速干燥。但在某些情況下，應對干燥速率加以控制，例如瓷器和原木類物料在自由濕分排除后，從內部到表面產生根大的濕度梯度，過快的表面蒸發將導致顯著的收縮，即過度干燥和過度收。這會在物料內部造成很高的應力、致使物料較裂或彎曲。在這種情況下，應采用相對濕度較高的空氣，既保持較高的干燥速率又防止出現質量缺陷。此外，根莖類蔬菜和水果切片如在中干燥過快，會形成表面結殼導致臨界含水量的提高而不利于干燥全過程速率的提高。

2.內部條件控制的干燥過程.在物料表面沒有充足的自由水分時，熱量傳至濕物料后，物料就開始升溫并在其內部形成溫度梯度，使熱量從外部傳入內部，而濕分從物料內部向表面遷移。這種過程的機理因物料結構特征而異。主要為擴散、毛細管流和由于干燥過程的收縮而產生的內部壓力。在臨界混含量出現至物料干燥到很低的最終濕含量時，內部濕分遷移成為控制因素，了解濕分的這種內部遷移是很重要的。一些外部可變量，如空氣用量，通常會提高表面蒸發速率，此時則降低了重要性。如物料允許在較高的溫度下停留較長的時間就有利此過程的進行。這可使物料內部溫度較高從而造成蒸汽壓梯度使濕分擴散到表面并會同時使液體濕分遷移。對內部條件控制的干燥過程，其過程的強化手段是有限的，在允許的情況下，減小物料的尺寸，以降低濕分(或汽體)的擴散阻力是很有效的。施加振動、脈沖、超聲波有利于內部水分的擴散。而由微波提供的能量則可有效地使內部水分汽化，此時如捕以對流或拙真空則有利于水蒸氣的排除。