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一、平衡水分與自由水分在干燥過程中,植物材料中的水分根據(jù)其能否被排除而分為平衡水分和自由水分?! ?/p>
1、平衡水分
在一定溫度和濕度條件下,某一植物材料的含水率和周圍的空氣濕度達(dá)到平衡,即植物材料排出的水分水分量相等,此時植物材料的含水量稱為該溫度、濕度條件下的平衡水分,又稱平衡濕度或平衡含水率。只要外界的溫濕度條件不變,植物材料自身的含水量將維持不變,也就是說一種植物材料在一定的溫濕度環(huán)境條件下其平衡水是恒定的。平衡含水率是在這個溫濕度條件下干燥程度所能達(dá)到的極限。材料的平衡水分隨干燥介質(zhì)的溫度、濕度的改變而改變。介質(zhì)中濕度升高,即水蒸氣含量減少時,植物材料的平衡水分也隨之降低。在濕度不變的情況下,溫度升高,平衡水分就降低;溫度降低,平衡水分隨之升高。植物材料含水量達(dá)到平衡水分狀態(tài)時,水分的蒸發(fā)作用即行停止,同時植物材料的溫度與干燥介質(zhì)的溫度相等,干燥過程即告結(jié)束?! ?/p>
2、自由水分是植物材料在于燥過程中能排除的水分,也就是植物材料所含水分中大于平衡水分的部分。自由水分大部分是游離水,也有一小部分是膠體結(jié)合水?! ?/p>
二、水分外擴(kuò)散與水分內(nèi)擴(kuò)散
植物材料的水分向外蒸發(fā)依賴兩種作用,即水分外擴(kuò)散與水分內(nèi)擴(kuò)散?! ?/p>
水分的外擴(kuò)散
即水分從植物材料表面蒸發(fā)到干燥介質(zhì)中的過程。植物材料的,表面積、空氣流動速度、濕度及空氣的相對濕度等與水分從植物材料表面的蒸發(fā)速度有著密切的關(guān)系。除相對濕度與蒸發(fā)速度呈負(fù)相關(guān)外,其它均與蒸發(fā)速度呈正相關(guān)?! ?/p>
水分的內(nèi)擴(kuò)散
即水分在植物材料內(nèi)部,從含水是高的部位向含水量低的部位移動的過程。通常在干燥過程中,植物材料表面水分逐漸蒸發(fā),漢表面含水量低于內(nèi)部時,造成植物材料內(nèi)部與表面水分間的水蒸汽壓差,水分就由含水量較高的內(nèi)部向含水量較低的表面移動?! ?/p>
植物材料在干燥過程中,水分蒸發(fā)是依賴水分的外擴(kuò)散與內(nèi)擴(kuò) 散兩種作用共同完成的。這兩種擴(kuò)散作用的平衡狀態(tài)會直接影響干燥花的質(zhì)量。例如水分外擴(kuò)散速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過內(nèi)擴(kuò)散速度,植物材料表面會形成結(jié)殼現(xiàn)象,阻礙水分的進(jìn)一步蒸發(fā),此時植物材料外干內(nèi)濕。如內(nèi)部蒸氣壓繼續(xù)升高,體積繼續(xù)膨脹,常常會壓迫較軟、薄的組織或表面,使之脹裂。
三、表面汽化控制與內(nèi)部擴(kuò)散控制
1、表面汽化控制
水分外擴(kuò)散受表面汽化速度控制??扇苄晕镔|(zhì)含量低的植物材料的水分內(nèi)部擴(kuò)散速度往往高于表面水分的汽化速度,這時水分在表面汽化的速度控制著植物材料的干燥速度,這種情況稱表面汽化控制。屬于這類情況的植物材料,其干燥速度受干燥介質(zhì)狀況的影響較大。空氣干燥或吸濕性強(qiáng)的吸濕劑可加速干燥。
2、內(nèi)部擴(kuò)散控制
可溶性物質(zhì)含量高的植物材料,內(nèi)部水分?jǐn)U散速度較表面汽化速度低,這時內(nèi)部水分?jǐn)U散速度對干燥過程起控制作用,稱為內(nèi)部擴(kuò)散控制。屬于這種狀況的植物材料要促使其迅速干燥,就要加快水分內(nèi)擴(kuò)散的速度。例如對植物材料進(jìn)行熱處理后,可大大加快植物材料水份的內(nèi)擴(kuò)散速度?! ?/p>
四、恒速干燥與減速干燥
植物材料在干燥過程中分恒速干燥與減速干燥兩個階段?! ?/p>
恒速干燥
在干燥過程初期,一定溫度下,單位時間水分的蒸發(fā)速度是恒定的,這時主要是去除植物材料中大量的自由水,水分在植物材料表面的汽化速度起控制作用,干燥速度不隨時間延長而變化,稱為恒速干燥。減速干燥當(dāng)植物材料的含水量減少到50%一60%時,自由水已大量減少,除蒸發(fā)自由水外,開始蒸發(fā)部分束縛水。在一定溫度下,單位時間水分蒸發(fā)的速度隨干燥時間的延長而減慢,這種干燥過程稱減速干燥。這時植物材料內(nèi)部水分的擴(kuò)散速度比表面汽化速度水,水分的內(nèi)部擴(kuò)散速度對干燥過程起控制作用?! ?/p>
五、濕度梯度與溫度梯度
植物材料內(nèi)水分干燥的動力,是濕度梯度與溫度梯度。濕度梯度濕度梯度是水分內(nèi)擴(kuò)散的動力,它使水分在植物材料內(nèi)部移動。通常水分分布呈由內(nèi)層向外層逐步降低的狀態(tài),對植物材料不同層次的觀察可見內(nèi)層的含水量最高,表面含水量最低,水分由含水量高的內(nèi)部向含水量低的外部移動。濕度梯度的差異愈大水分內(nèi)擴(kuò)散速度就愈快?! ?/p>
溫度梯度
影響水分內(nèi)擴(kuò)散的還有溫度梯度。由于表面蒸發(fā),植物材料內(nèi)部的溫度高于表面溫度,形成溫度梯度,水分借助溫度梯度沿?zé)崃鞣较蛳蛲庖苿又帘砻妫衷谥参锊牧媳砻嫫舭l(fā),從面降低了植物材料表面的熱量?! ?/p>
六、微波的干燥作用
微波技術(shù)是近代發(fā)展起來的新興技術(shù),微波干燥技術(shù)對干花的加工有著重要的意義。微波是指頻率為300兆赫至300千兆赫,波長在1mm-1m的電磁波。微波對水分的作用,簡單地說就是材料在微波場中,將吸收微波能量轉(zhuǎn)化成熱量,使材料中水分升溫,從面加快蒸發(fā)過程。微波有很強(qiáng)的穿透能力,它對黃花菜的加熱過程為內(nèi)一外一起加熱,一般不會產(chǎn)生結(jié)殼的現(xiàn)象。由于微波只作用于極性分子,故為選擇性加熱,可黃花菜干燥均勻。微波干燥效率極高,可幾十倍成百倍地縮短干燥時間,對保證黃花菜品質(zhì)極為有利?! ?/p>
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