第五章焙烤設(shè)備(已修改)
2025-10-28 12:20 本頁(yè)面
【正文】 第五章 焙烤設(shè)備 第一節(jié) 加熱、熱源 一 、 物料的傳熱方式 脫水干燥： 一些物質(zhì)被加熱后 ， 除溫度升高外 ， 還伴有水分的脫出 ， 這種加熱就是通常所說(shuō)的脫水干燥 。 人們常把物體中水分的移動(dòng)稱(chēng)為 擴(kuò)散 。 物料內(nèi)部水分移動(dòng)稱(chēng)為 內(nèi)擴(kuò)散 ， 物料表面水分向外界擴(kuò)散稱(chēng)為 外擴(kuò)散 。 內(nèi)擴(kuò)散可分水分 熱擴(kuò)散 和 濕擴(kuò)散 。 由物料內(nèi)部溫度梯度引起的水分子移動(dòng) （ 即水分子從溫度高的向低的方向移動(dòng) ） 稱(chēng)為 熱擴(kuò)散 。 由物料中水分梯度而引起的水分子移動(dòng) （ 水分子從水分含量高的向含量少的方向移動(dòng) ）稱(chēng)為 濕擴(kuò)散 。 ⑵ 、物體的傳熱方式 熱能的傳遞有三種形式 ， 即傳導(dǎo) 、 對(duì)流 、 輻射 。 傳導(dǎo) 是利用傳熱材料中的分子互相碰撞 ， 從而將熱量傳遞的過(guò)程； 對(duì)流 是利用熱量隨物質(zhì)的流動(dòng)而傳遞能量的 ， 大量熱能消耗在介質(zhì)里； 輻射 是不借助介質(zhì) ， 而以電磁波的形式直接傳播來(lái)加熱工件 ， 熱能利用 高 。 如果物料中溫度梯度與水分梯度方向一致時(shí) ， 熱擴(kuò)散與濕擴(kuò)散一致 ， 這將加速干燥 。 如相反 ， 而且當(dāng)熱擴(kuò)散比濕擴(kuò)散強(qiáng)烈時(shí) ， 物料內(nèi)部水分不但不能向外擴(kuò)散 ， 反而把水分往內(nèi)部趕 ， 使水分不能蒸發(fā) 。 為了加快水分子的內(nèi)擴(kuò)散速度 ， 要控制物料表面與內(nèi)部的溫度梯度不易過(guò)大 ， 使?jié)駭U(kuò)散與熱擴(kuò)散方向一致 。 另外 ， 由于水分子在物料表面蒸發(fā)時(shí) ， 要穿過(guò)物料表面的氣膜層 。 此阻力大 ， 可設(shè)法將此氣膜破壞 ， 可減少外擴(kuò)散阻力 ， 提供干燥速度 。 在食品焙烤中現(xiàn)多用遠(yuǎn)紅外加熱 ，輻射是主要傳熱方式 。 二 、 紅外線及其特性 ㈠ 、 什么是遠(yuǎn)紅外線 ？ 日光通過(guò)三棱鏡可分為紅 、 橙 、 黃 、 綠 、 青 、 蘭 、 紫七色可見(jiàn)光 。 在紅色光和紫色光兩端還存在著不可見(jiàn)光 ， 即紅外線和紫外線 。 可見(jiàn)光 、 紅外線和紫外線都是電磁波 ， 它們的區(qū)別只是波長(zhǎng)不同而已 。 在電磁波頻譜上我們可以看到 ， 可見(jiàn)光譜的波段極窄 ， 從 ， 而紅外線介于可見(jiàn)光與微波之間 ， 其波長(zhǎng)范圍是 1000μm。 紅外線按波長(zhǎng)的不同又分為近紅外和遠(yuǎn)紅外 ， 即從 3μm為近紅外 ， 從3μm至 1000μm為遠(yuǎn)紅外 ， 也有人將紅外線分成近紅外 、 中紅外和遠(yuǎn)紅外線 。 ㈡ 、 紅外線的產(chǎn)生 紅外線的產(chǎn)生與溫度有密切關(guān)系 ， 研究表明 ， ① 、 自然界里任何固體或液體在其溫度大于絕對(duì)零度 （ 273℃ ） 時(shí) ， 都會(huì)輻射紅外線 。 其輻射能量的大小和按波長(zhǎng)的分布情況是直接由物體表明溫度決定的 。 不管溫度高低如何 ， 都是相應(yīng)于物體表面溫度的能量輻射 。 ② 、 物體表面的輻射能量與物體表面絕對(duì)溫度千次方成正比 （ 波爾茲曼定律 ） 。 ③ 、 物體輻射能量最大的峰值波長(zhǎng) ， 隨溫度的升高而向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng) ， 則溫度較低的峰值波長(zhǎng)比溫度高的峰值波長(zhǎng)長(zhǎng) 。 溫度升高輻射能量增強(qiáng) ， 溫度升高 ， 峰值波長(zhǎng)向著短波方向移動(dòng) ， 這是紅外輻射的兩個(gè)重要規(guī)率 。 由此可知 ， 為了增大紅外輻射器的輻射能量 ， 就得提高輻射器的表面溫度 ， 但輻射波峰值變短 ， 減弱了滲透能力 ， 所以要合理地選擇使用的溫度 ，使輻射能量適合被加熱物料的吸收 ， 以充分有效地利用能源 ，同時(shí)加熱效率也增高 。 ㈢ 、 紅外線的傳播 紅外線與可見(jiàn)光一樣 ， 都是直線傳播的 。 傳播速度C=3 10cm/s,和可見(jiàn)光一樣 ， 不僅具有波的性質(zhì) ， 也具有粒子的性質(zhì) 。 光的能量 （ ? ） 與光的頻率成正比 ， 當(dāng)紅外線輻射到達(dá)物體時(shí) ， 會(huì)出現(xiàn)以下三種情況：一部分在物體表面被發(fā)射 ， 一部分被物體所吸收 ， 其余部分透過(guò)物體 。 被吸收的紅外線輻射能量就轉(zhuǎn)變成熱 ， 使物體升溫 ， 被吸收的能量越大 ， 物體溫度越高 。 在用紅外線加熱時(shí) ， 可利用這種光學(xué)特性 ， 將紅外線聚光 、 散光和反光 ， 以適應(yīng)不同的使用情況 。 而不同的物質(zhì)對(duì)紅外線的發(fā)射 、 吸收和透射是不同的 ，即使同一物質(zhì) ， 也可因其結(jié)構(gòu)及表面形成不同而異 。 同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線 ， 其發(fā)射 、 吸收 、 透射也是不同的 。 這就要求采用發(fā)射率的材料作輻射源和縮短輻射的距離 ，以使達(dá)到被加熱物的輻射能量盡量大；同時(shí)要求被加熱物的紅外吸收率也要大 ， 以吸收盡可能多的輻射能 。 ㈣ 、 遠(yuǎn)紅外加熱為什么比近紅外加熱為優(yōu) ？ 不同物體對(duì)紅外線的吸收是不同的 ， 就是同一物體對(duì)不同波長(zhǎng)紅外線輻射能的吸收也是不同的 。 如夏日在陽(yáng)光下 ， 在鋼軌上走感覺(jué)燙腳 ， 而在枕木上就不燙腳 。 這說(shuō)明不同物質(zhì)對(duì)日光中紅外線的吸收程度不同 。由于不同物質(zhì) ， 它們的原子和分子結(jié)構(gòu)不同 ， 因此 ， 對(duì)紅外線的吸收特性也不同 。 同一物體在不同波長(zhǎng)上 ， 對(duì)紅外線的吸收率也是不同的 ， 如果輻射的紅外線能量符合被加熱物的吸收特性 ， 則吸收率就大 ， 反之則小 。 在物體吸收了一定波長(zhǎng)紅外線能量后 ， 就產(chǎn)生共振現(xiàn)象 ， 引起分子和原子的共振與轉(zhuǎn)動(dòng)加劇 ， 增加了運(yùn)動(dòng)的能量 ， 而使物體自身發(fā)熱 。 并不是所有物質(zhì)都吸收紅外線 ， 某些具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的分子象氮 、 氫 、 氧等氣體不 出所謂的特性 ， 因而就不吸收紅外線 。 水、水蒸氣和玻璃等無(wú)機(jī)物以及絕大多數(shù)的有機(jī)物和高分子物質(zhì)都能吸收紅外線，而且能夠強(qiáng)烈的吸收紅外線。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，物質(zhì)在近紅外區(qū)和遠(yuǎn)紅外區(qū)都有吸收紅外峰，而遠(yuǎn)紅外區(qū)的峰值帶更寬，能強(qiáng)烈地吸收遠(yuǎn)紅外輻射能量，所以都用遠(yuǎn)紅外加熱。 ㈤ 、 遠(yuǎn)紅外線的特性 ①、自然界里任何固體或液體在其溫度大于絕對(duì)溫度為０ oK時(shí)，都會(huì)輻射紅外線； ②、物體表面的輻射能量物體表面絕對(duì)溫度４次
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