食品工程原理实验讲稿2015

生命科学与工程学院本科实验项目实验项目名称热风干燥实验所属课程食品工程原理所适专业食品科学与工程专业带课教师李凤实验要求必修关键词干燥曲线干燥速率曲线传质系数实验类型.基础性验证实验所用主要仪器设备烘箱，分析天平，干湿球温度计实验学时4是否特色否实验1热风干燥实验1.1实验目的1、学习干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含量的实验原理和测定方法；2、学习空气状态测定方法，学习被干燥物料与热空气之间对流传热系数和传质系数的测定方法；3、了解测定物料干燥速率曲线的工程意义；4、了解影响干燥速率的有关工程因素。1.2实验原理当湿物料与干燥介质相接触时，物料表面的水分开始气化，并向周围介质传递。根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程分为两个阶段。第一阶段为恒速干燥阶段。在过程开始时，由于整个物料的湿含量较大，其内部的水分能迅速地达到物料表面。因此，干燥速率为物料表面上水分的气化速率所控制，故此阶段也称为表面气化控制阶段。在此阶段，干燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化，物料表面的温度维持恒定（等于热空气湿球温度），物料表面处的水蒸气分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。第二阶段为降速干燥阶段，当物料被干燥达到临界湿含量后，便进入降速阶段。此时，物料中所含水分较少，水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分的气化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制，故此阶段亦称为内部迁移控制阶段。随着湿含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减小，故干燥速率不断下降。恒速段的干燥速率和临界含水量的影响因素主要有：固体物料的种类和性质；固体物料层的厚度或颗粒大小；空气的温度、湿度和流速；空气与固体物料间的相对运动方式。恒速阶段的干燥速率和临界含水量是干燥过程研究和干燥器设计的重要数据，本实验在恒定干燥条件下对浸透水的毛巾进行干燥，测定干燥曲线和干燥速率曲线，目的是掌握恒速段干燥速率和临界含水量的测定方法及其影响因素。1、干燥速率的测定ddXddXGGdGdwNCCCA式中：NA—干燥速率（kg/kg.s）Δτ—时间间隔（s）GC—绝干物料量（kg）dX—时间间隔内干燥气化的干基含水量2、物料的干基含水量XCCGGGX3、恒速阶段的对流传热系数αwtwCttSdXrGtSQ)(式中：t—试样放置处的干球温度（℃）tw—试样放置处的湿球温度（℃）rtw—湿球温度下水的汽化潜热（J/kg.℃）4、恒速阶段的对流传质系数KAGk式中：G—恒速阶段除去的水分质量（kg）—恒速阶段时间（s）A—干燥面积（m2）1.3材料与仪器材料：毛巾主要仪器：分析天平、电热烘箱、空气温湿度计、秒表。1.4实验方案实验采用鼓风干燥箱干燥物料。通过测定不同时间物料的含水量和物料温度得到干燥曲线，并且根据气化水分消耗的热量间接测得恒速干燥阶段被干燥物料与热空气之间的对流传热系数。检测点及测定方法测定的数据有：毛巾的面积，干燥时间，含水率，空气温度和相对湿度。干燥时间：计时器热风温度：空气温湿计物料含水率：烘干称重法。1.5操作与结果实验前的准备工作⑴将被干燥的物料试样在水中进行充分浸泡。⑵将被干燥物料均匀平铺。⑶熟悉秒表使用方法。实验方法⑴按下空气预热器的电源开关，并调节加热电压旋钮，使干燥器的热风温度达到指定值。⑵干燥器的热风温度恒定5分钟后，开始实验。⑶将物料放入干燥箱中。⑷每间隔3－5分钟秤重一次，直至单位时间减轻重量开始下降结束。干燥曲线测定实验原始数据记录表（自己根据实验的需要设计数据记录的表格）1.6数据处理及结果分析1、第一部分参考教材p145。2、按照原理部分的分析计算对流给热系数和传质系数。1.7思考题1、测定干燥速率曲线的理论和应用意义何在？2、结合同班其它组的实验结果分析影响干燥的工程因素有哪些？3、干燥空气的干球温度高低对于干燥的影响体现在哪里？4、实验的体会有哪些？参考文献[1]史贤林,田恒水.化工原理实验[M].上海:华东理工大学出版社.2005.[2]杨同舟.食品工程原理[M].北京:中国农业大学出版社,2001.实验项目名称喷雾干燥实验所属课程食品工程原理所适专业食品科学与工程专业带课教师李凤实验要求必修关键词喷雾干燥干燥条件实验类型.基础性验证实验所用主要仪器设备喷雾干燥设备实验学时4是否特色否实验2喷雾干燥实验2.1实验目的1、掌握喷雾干燥器的结构、操作、控制和调整2、观察物料的实际喷雾干燥过程3、测定喷雾干燥中的各种参数4、掌握根据物料的特性选择合适喷雾干燥工艺条件，获得合格产品的方法2.2实验原理喷雾干燥是用雾化器将料液分散成雾滴，与热空气等干燥介质直接接触，使水分迅速蒸发的干燥方法。料液可以是溶液、乳状液、悬浮液或者糊状物等。喷雾干燥设备主要由雾化器、干燥室、产品回收系统、供料及热风系统等部组成。雾化器的作用是将物料喷洒成直径10～60m的细滴，从而获得很大的液化表面。常用的雾化器有压力喷嘴、离心转盘、气流式喷嘴。干燥室的基本要求是提供有利的气液接触，使液滴在到达器壁之前已经获得相当程度的干燥，同时使物料与高温气流的接触时间不致过长。因此，离心转盘造成的雾距范围大，干燥室的高径比则应较小。反之，压力喷嘴则须采用高径比很大的柱形干燥室。总的来说，喷雾干燥设备的设备尺寸，能量消耗多。但由于物料停留时间很短，适用于热敏物料的干燥，且可省去溶液的蒸发、结晶等工序，由液态直接加工为固体成品。2.3材料与仪器材料：纯牛奶主要仪器：喷雾干燥设备。2.4实验方案牛奶采用喷雾干燥得奶粉。检测点及测定方法测定的数据有：空气进出口温度，产物含水率，产物粒度。物料含水率：烘干称重法产物粒度：显微镜。2.5操作与结果1、检查喷头及管件连接是否正确、密封。2、接通电源（指示灯亮）。3、根据需要设定空气进口温度、出口温度。4、打开鼓风机开关（调至所需的风速）。5、打开加热开关。6、当温度达到设定温度时，开始进料。7、先进少量的清洁水，然后再进料。8、调节进料速度和热风进口温度获得合格的产品。9、观察雾化和喷雾干燥的过程。10、物料处理完毕，加适量清洁水洗涤离心喷雾喷头。11、当干燥结束时，关闭喷雾干燥器的操作应逆向进行。12、当仪器冷却后，取下接受瓶。13、测定各样品水分含量。14、彻底清洗设备和管道。实验项目名称材料粉碎及产品粒度测定所属课程食品工程原理所适专业食品科学与工程专业带课教师李凤实验要求必修关键词粉碎粒度实验类型.综合与设计性所用主要仪器设备粉碎机，泰勒标准筛，分析天平，显微镜实验学时4是否特色是实验3材料粉碎及产品粒度测定3.1实验目的5、了解粉碎与筛分的过程6、掌握粉碎粒度的测定法和平均粒度的求法7、通过测量求得颗粒的累积分布和频率分布8、粉体性质的相关研究3.2实验原理物料粉碎后，通过筛分的方法对颗粒进行分级，分析统计颗粒的粒度分布。并设计一种方法对粉体的性质进行研究。（按组自己添加自己参考文献设计的粉体性质研究方法原理）3.3实验设计(1)粉碎采用实验用高速粉碎机。(2)粒度分布分析采用筛分法。(3)粉体性质研究自己设计。3.4材料、试剂与仪器材料：谷物、粉状食物、调味料等仪器：分析天平、粉碎机、泰勒标准筛。3.5实验主要方法操作1、将试验原料在干燥箱中进行干燥，使水份含量小于10%。2、用感量天平称取试样150-200克/组。3、用粉碎机将试样原料粉碎。4、用泰勒标准筛将试样进行筛离，并记录筛上物的粒度范围，求出每个筛上物的平均粒度。5、用感量天平称好筛上分物的重量，并作好记录。6、求粉碎物的质量累积布和频率分布。7、求粉碎物料的平均粒度。3.6实验结果记录（自己设计实验记录表格）材料粉碎及产品粒度测定原始数据记录表粉体性质研究记录表格自己根据设计方法另行设计3.7实验结果分析与解释1、画出颗粒的频率分布曲线和累积分布曲线。2、计算颗粒的平均粒度。实验记录表格和数据处理请参考：《化工原理》，陈敏恒等编，第三版上册P116-119参考文献[1]作者.论文标题[J].杂志名称，2003，26（3）：88~90.（年、卷、期页码）实验项目名称黏度测定实验所属课程食品工程原理所适专业食品科学与工程专业带课教师李凤实验要求必修关键词黏度数显式黏度计实验类型.基础性验证实验所用主要仪器设备旋转式黏度计NDJ-9S，NDJ-79实验学时4是否特色否实验4黏度测定实验4.1实验目的掌握中高粘度和低黏度流体的黏度测定方法了解不同物料的黏度大小测定不同物料的黏度学习数据处理的基本方法。4.2实验原理同步电机以稳定的速度旋转带动电机传感器片，再通过游丝带动与之连接的游丝传感器片、转轴及转子旋转。如果转子未受到液体阻力，上下二传感器片同速旋转，保持在仪器“零”的位置上。反之，如果转子受到液体的粘滞阻力，则游丝产生扭矩与粘滞阻力抗衡，最后达到平衡。光电转换装置将上下传感器片相对平衡位置转换成计算机能识别的信息，经过计算机处理，最后输出显示被测液体的黏度值。4.3材料、试剂与仪器材料：纯牛奶、酸奶，水、洗洁精、糖桨。主要仪器：旋转式黏度计NDJ-9S，NDJ-79，温度计4.4操作与结果1、接通电源：工作电压为：AC220V士10%,50Hz2、测定样品温度。3、联接器安装：联接器是一左旋滚花螺母，固定于电机同轴的端部。拆装时用专用托棒杆插人胶木圆盘上的小孔卡住电机轴。测定组则配有小勾，用于转子挂勾悬挂。4、零点调整：接通电源使电机转动，此时指针一般在5格左右，然后调节主机左侧滚花螺钉（顺时针方向旋转）使指针向左边移动至零点，转动数分钟然后关机，此时指针不一定在零位是正常现象。再开机看指针是否回到零位，若稍有偏差，如上述方法调整到零位。至此，调零结束。在测试过程中，检查零位时不可将转子挂在联结器上，但必须开启电机。一般情况下，零点正确后不必再调零。5、将被测液体缓缓注入测试容器中，使液面与测试容器锥形面下部边缘齐平，将转筒浸人液体，将测试容器放在仪器托架上，同时把转筒悬挂在仪器的联轴器上，此时转子应全部浸没于液体中，开启电机，此时转子旋转时可能伴有晃动，可前后左右移动托架上的测试容器，使与转子（筒）同心，从而使指针稳定即可读数。选择一种物料测定不同温度下的黏度值。准备一种自己感兴趣的物料测定其黏度。黏度测定数据记录表格（根据实验自己设计）4.5实验结果分析与解释计算各种物料得平均黏度及测定的标准差。实验的体会和经验教训。附录黏度计使用说明书亲爱的用户，在您启用NDJ-9S型数显黏度计前，请认真阅读本说明书，以利您正确使用本仪器，谢谢！一、特点用途NDJ-9S型数显黏度计是智能化的液体黏度测量仪器。在计算机的控制下，自动完成液体黏度的测量工作，结果由显示屏输出。本仪器具有结构小、工作稳定、抗干扰性能好、测量精度高等特点。可用于测量液体的粘性阻力与液体的绝对黏度。广泛适用于油脂、油漆、塑料、食品、药物、胶粘剂、化妆品等各种流体的黏度。二、主要技术指标测量范围：0.01~100Pa·S注：1Pa·S=1000mPa·S转子转速：6r/min，12r/min,30r/min,60r/min测量误差：±5%（牛顿液体）电源：220±10V外型尺寸：308×300×450mm净重：2600g三、结构原理：1、如图1所示，同步电机以稳定的速度旋转带动电机传感器片，再通过游丝带动与之连接的游丝传感器片、转轴及转子旋转。如果转子未受到液体阻力，上下二传感器片同速旋转，保持在仪器“零”的位置上。反之，如果转子受到液体的粘滞阻力，则游丝产生扭矩与粘滞阻力抗衡，最后达到平衡。光电转换装置将上下传感器片相对平衡位置转换成计算机能识别的信息，经过计算机处理，最后输出显示被测液体的黏度值。2、利用齿轮系统及离合器进行变速。由专用旋钮（见图2a）操作，分四档转速。根据测定需要选择。3、仪器配有1~4号四种转子（图3所示），可根据被测液体黏度的高低连同转速配合选用。4、保护架（见图2a）是为稳定测量和保护转子用。使用保护架进行测定能取得较稳定的测量结果。5、仪器配有固定支架及升降机构（见图2a）。仪器必须固定在支架上方可测量。四、安装：1、