食品工程原理——干燥

1.干燥：是利用热量使湿物料中水分等湿分被汽化去除，从而获得固体产品的操作。

2.去湿的方法——机械去湿法 化学去湿法 热能去湿法▲3.含水量(1)湿基含水量.(w ).(无量纲)——)m — 湿物料的质量，kg ；m w — 湿物料中所含水的质量，kg ；m s — 湿物料中所含有绝对干燥物料的质量，kgw 是习惯上常用的表示组分含量的方法，如未加说明，物料含水量即指湿基含水量。

(2)干基含水量.(x ).(无量纲)—— 两种含水量的换算关系 ▲4.水分活度.(a w ) — 一般把湿物料表面附近的水蒸汽压p 与同温度下纯水的饱和蒸汽压p 0之比作为湿物料水分活度a w 的定义： a w 的大小与食品中的含水量、所含各种溶质的类型和浓度以及食品的结构和物理特性都有关系。

▲5.吸湿和解湿(1)当a w ＞Φ 时 [Φ的定义式Φ=p v /p s ] p ＞p v 即湿物料表面附近水蒸汽压p 大于是空气中的水蒸气分压p v ,水分将从物料向湿空气中传递，这种过程称为物料的解湿。

解湿使物料含水量x 不断减少，这即是干燥过程。

(2)当a w ＜Φ时, p ＜p v ,水分将不断从湿空气向物料传递，这种过程称为物料的吸湿。

吸湿使物料含水量x 不断增加。

(3)当a w =Φ时，p=p v ，物料既不解湿，也不吸湿，两者相对于湿空气讲，此时物料的含水量x 称为平衡含水量x e 。

▲6.物料中水分的分类(1)按物料与水分的结合方式分类—化学结合水 物理化学结合水 机械结合水(2)按水分去除的难易程度分类—结合水分 非结合水分(3)按水分能否用于干燥的方法除去分类自由水分—物料中的水分能被干燥除去的部分。

平衡水分—平衡水分代表物料在一定空气状态下的干燥的极限。

7.湿空气热力学湿空气通常指干空气和水蒸气的混合物。

(1)湿密度：湿空气中所含水蒸气的质量m V 与湿空气体积V 之比，称为其湿密度ρV▲(2)v p s 之比，称为湿空气的相对湿度φ： 对绝对干燥的空气，相对湿度φ=0； 对饱和空气，相对湿度φ=1。

第二章第二节食品干燥机制食品干燥是一种常用的食品加工技术，通过去除食品中的水分，可以延长食品的保质期并增加稳定性，同时还可以减轻食品的重量和体积，方便保存和运输。

食品干燥的机制是指食品中的水分从食品体内迁移至食品表面，并通过蒸发从食品表面释放出去的过程。

本节将详细介绍食品干燥的机制。

食品干燥的机制主要包括传质机制、传热机制和水分迁移机制。

首先是传质机制，即水分从食品内部迁移到食品表面的过程。

食品中的水分主要以自由水和结合水的形式存在。

自由水是指食品中能够自由流动的水分，而结合水则是指以化学键的形式与食品分子结合的水分。

食品干燥过程中，水分的传质主要由两种机制驱动：扩散和对流。

扩散是指分子自发地从浓度较高的区域向浓度较低的区域移动的过程，而对流是指通过外加的压力差或温度差形成的气流或液流的移动。

在食品干燥过程中，一般都是通过温度差来实现水分的传质。

温度差使得食品内部的水分增加动力，移动到食品表面，并通过蒸发释放出去。

对于低温干燥，如恒温干燥，传质主要是通过扩散实现的；而高温干燥，如热风干燥，传质则主要是通过对流实现的。

其次是传热机制，即热量从外部传递到食品内部以提供干燥过程中所需的热量。

传热机制可以通过传导、对流和辐射来实现。

传导是指热量通过直接的分子碰撞传递的过程。

在食品干燥中，热量首先通过食品外表面传导到食品内部，然后通过传质机制传递到食品表面。

传热过程中还伴随着对流现象，即热量通过流体的运动来传递。

对于热风干燥等高温干燥方式，热量通过对流来传递。

此外，辐射也是一种重要的传热机制。

在食品干燥过程中，热源可以通过辐射方式传递热量给食品，这种辐射可以是可见光、红外线或微波辐射等形式。

最后是水分迁移机制，即食品中的水分从食品内部向食品表面迁移的过程。

水分迁移受到传质和传热机制的影响。

传质通过扩散和对流来驱动水分从食品内部向食品表面的迁移；传热则通过传导、对流和辐射来提供干燥过程中所需的热量。

食品干燥机制的理解对于掌握食品干燥的方法和技术非常重要。

实验四干燥速率曲线与干燥速率曲线测定一、实验目的1. 测定在恒定干燥条件下，物料的干燥曲线与干燥速率曲线。

2. 用湿球法测定空气的湿度。

3. 测定恒速干燥阶段的传质系数KH和传热系数a。

4. 了解影响干燥速率曲线的主要因素。

二、实验原理1. 恒定干燥条件——干燥过程中湿空气的温度、湿度、流速及物料接触方式均保持不变。

2. 干燥速率U=﹣，kg/(m2·s)U=﹣Gc——绝干物料质量，kg； A——物料干燥表面积，m2 。

以干燥时间τ对物料干基含水率X作图，可得干燥曲线，如图a所示。

以物料干基含水率X对干燥速率U作图，可得干燥速率曲线，如图b所示。

1.传质系数和传热系数a的确定在恒定干燥条件下，当干燥处于恒速阶段时，干燥速率可用湿度差或温度差作为推动力表示为： U=KH（HW﹣H） U=a(t﹣tW)2.湿球温度湿球温度是湿空气与湿纱布之间传热和传质达到稳态时湿纱布的温度，其关联式可由上述传热方程和传质方程推出：tW=t﹣（Hw﹣H)当空气速度为3.8~10.2 m/s 范围时，a/KH≈0.96~1.005三、实验装置1、实验装置为对流箱式干燥器。

装置结构及流程图可参见实验仿真系统干燥实验界面图。

2、本装置采用电子天平和数码显示仪表。

四、实验方法1. 首先熟悉实验原理和实验装置结构及流程。

2. 本实验物料为砖片，规格如下：Gc=100g 尺寸为100mm*40mm*8mm3. 正确操作顺序：（1）启动风机，用风量调节阀调节流量；（2）调节温控器至合适温度后，接通加热器；（3）当达到恒定温度（继电器的红绿指示灯交替亮灭）后，将物料装入干燥室内，关上干燥室门，同时尽快按动计时器按钮，此时，可按动按钮，调入原始数据记录表格；（4）按动按钮可计入当前一组原始数据，在物料含水率范围内分为15~25个数据点；（5）按动按钮，进入数据处理环境界面，可以查看数据处理结果表格，并可按动按钮，选择或按钮，查看曲线图及其回归方程式；（6）如认为数据点分布不合适，可按动返回实验环境，按动按钮后重新做实验。

第12章食品干燥原理用加热的方法除去湿物料中的湿分以获得固体产品的单元操作称为干燥。

干燥方法按加热方式可分为四大类：(1)导热干燥热量通过与食品物料接触的加热面直接导入，使材料中的湿分汽化排除，达到干燥的目的。

(2)对流干燥热量以对流的方式传递给湿物料，使食品材料中的湿分汽化，以达到干燥的目的。

干燥介质（空气）既是载热体又是载湿体。

(3)辐射干燥热量通过电磁波的形式由辐射加热器传递给食品材料表面，再通过材料自身的热量传递，使内部的湿分汽化，达到干燥的目的。

(4)介电加热干燥在高频电场中，食品材料中的湿分分子处于高速旋转与振动，由此产生的热量使湿分汽化，达到干燥的目的。

干燥操作既包含传热过程又包含传质过程，两者的传递方向可能相同，也可能不同，但遵循的规律是：热量传递方向：热量总是由高温区向低温区传递。

物质传递方向：物质总是由高浓度（或高分压）区向低浓度（或低分压）区传递。

干燥进行的必要条件：物料表面的湿汽的压强必须大于干燥介质中湿分的分压。

此差值越大，推动力越大。

本章所论及的湿分为水分，干燥介质为热空气。

1 湿空气的热力学性质1．1 湿含量（湿度）H湿含量是湿空气中水蒸汽的质量与绝干空气的质量之比。

v v a a v v a v p P p M n M n m m H -===2918或 v v p P p H -=622.0 （kg/kg 绝干气）式中：p v 、P-分别为水蒸汽分压和湿空气总压，Pa 或kPa 。

湿含量也可理解为单位质量（1kg ）绝干空气中所容纳的水蒸汽质量。

1． 2相对湿度φ湿空气中水蒸汽分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比。

s v p p =φ式中：p v 、p s -分别为水蒸汽分压和同温度下水的饱和蒸汽压，Pa 或kPa 。

相对湿度用来衡量湿空气的不饱和程度，反映湿空气的吸收水汽的能力，φ值越小，吸收水汽的能力越强。

对于饱和湿空气，φ=1（或100%）； 对于绝干空气，φ=0。

简述食品干燥原理的核心食品干燥是一种将食品中的水分去除的过程，其核心原理是利用适当的温度、空气流动和湿度控制，以加快水分的蒸发和去除。

在食品干燥的过程中，水分被从食品中挥发出去，从而使食品的水分含量降低，减少食品的重量和延长食品的保存期限。

食品干燥的核心原理主要包括传热传质原理、空气流动原理和湿度控制原理。

传热传质原理是指通过加热食品，使食品表面的水分蒸发，然后通过空气流动来带走水分。

这一过程中，食品的温度和空气流动速度对干燥效果起着至关重要的作用。

空气流动原理是指通过设备产生的气流，使湿度和温度均匀分布到整个干燥室内，使得食品能够均匀地蒸发水分。

湿度控制原理是指通过控制干燥室内的湿度，调节空气中的水分含量，以保持干燥过程的稳定性和效率性。

这三个核心原理共同作用，构成了食品干燥的基本工作原理。

在食品干燥过程中，温度是影响干燥速度和质量的一个关键因素。

通常情况下，食品干燥的温度会根据不同食品的特性和含水量进行调节。

一般情况下，温度过高会使食品表面温度升高，从而影响食品的品质，导致外部干燥，内部水分难以蒸发；而温度过低则会导致干燥效率低，时间长，成本高。

因此，控制好干燥室内的温度是非常重要的。

此外，空气流动速度也是影响干燥效果的重要因素。

适当的空气流动速度可以带走食品表面的湿气，加速水分的蒸发，避免食品表面形成水膜，保持水分的均匀蒸发。

另外，在食品干燥过程中，湿度的控制也十分重要。

合理的湿度水平可以促进水分的蒸发，防止食品表面过快干燥而影响品质，同时也可以避免食品表面过度结壳，影响水分的蒸发速度。

在实际生产中，食品干燥通常采用热风循环干燥的方法。

这种方法主要通过加热设备将空气加热至一定温度，然后通过风机将热空气循环送入干燥室内，实现对食品的加热和干燥。

热风循环干燥的方法具有干燥速度快、干燥效果好、操作简便等优点，因此在食品加工领域得到了广泛应用。

食品干燥是食品加工中的一项关键技术，对于保障食品的品质、延长食品的保存期限以及减少食品的体积和重量具有重要作用。

食品工程原理干燥课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握食品干燥的基本原理，理解干燥过程中水分迁移的机制；2. 学习食品干燥技术及设备的相关知识，了解不同干燥方法的特点及适用范围；3. 了解食品干燥过程中的质量变化，掌握评价干燥效果的相关指标。

技能目标：1. 能够运用所学知识，针对不同食品特性设计合理的干燥工艺；2. 能够分析并解决食品干燥过程中出现的问题，提高干燥效率及产品质量；3. 能够运用食品干燥设备进行实验操作，熟练掌握实验技能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对食品工程学科的兴趣，激发学习热情，增强对食品干燥技术的认识；2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力，学会共同分析问题、解决问题；3. 增强学生的食品安全意识，让他们认识到食品干燥技术在保障食品安全中的重要作用。

课程性质：本课程为食品工程专业的一门专业课程，旨在帮助学生掌握食品干燥的基本理论、技术和设备，培养学生的实际操作能力。

学生特点：学生已具备一定的食品科学基础知识，但对于食品干燥技术的理论和实践操作尚不熟悉。

教学要求：结合学生特点，采用理论教学与实践操作相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，提高食品干燥技术的应用水平。

二、教学内容1. 食品干燥基本原理：包括食品中水分的存在形式、干燥过程中水分的迁移机制、干燥动力学等；教材章节：第一章 食品干燥原理2. 食品干燥技术与设备：介绍热风干燥、真空干燥、冷冻干燥等常用干燥技术及其设备结构、工作原理和适用范围；教材章节：第二章 食品干燥技术与设备3. 食品干燥过程中的质量变化：分析干燥过程中食品营养成分、色泽、口感等的变化，探讨影响干燥质量的因素；教材章节：第三章 食品干燥过程中的质量变化4. 干燥工艺设计与优化：学习干燥工艺参数的选取与优化，包括干燥温度、湿度、时间等参数的调整；教材章节：第四章 干燥工艺设计与优化5. 食品干燥实例分析：通过案例分析，使学生了解不同食品的干燥特点及解决方案；教材章节：第五章 食品干燥实例分析6. 实践操作：安排学生进行食品干燥实验，提高动手能力，巩固理论知识；教材章节：第六章 食品干燥实验教学内容安排和进度：本课程共安排16学时，其中理论教学12学时，实践操作4学时。

固体干燥一、填空题1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力_大于干燥介质中水汽（或其他蒸汽）的分压___。

2.固体物料的干燥，一般分为___恒速和降速___两个阶段。

3.恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为__临界点___；其对应的物料含水量称为____临界含水量_____。

4.工程上要提高湿空气中______蒸汽含量________称为增湿。

5.在生产过程中，湿物料在干燥前，都先尽量将湿物料经压榨，过滤或离心分离等机械方法以除其中大部分湿分，后再通过干燥而制成符合含水量的产品，其主要目的是__节省能源_____。

6.对不饱和湿空气，干球温度___＞__湿球温度，露点温度_＜____湿球温度。

（〈，＝，〉）7.干燥操作中，干燥介质（不饱和湿空气）经预热器后，湿度_不变_，温度__升高___。

当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于__该空气的湿球温度_ __温度。

8.对不饱和空气通过间壁换热器进行加热，使温度由ｔ1升至ｔ2，此时其湿球温度_上升__，相对湿度__下降___，露点_不变____，湿度__不变___。

9.一定湿度的气体，总压P加大时，露点温度ｔd___ 升高__。

而当气体温度ｔ升高时，则ｔd____ 不变__。

10.以空气作为湿物料的干燥介质当所用空气的相对湿度较大时，湿物料的平衡水份相应___ 较大__，自由水份相应___ 较小__。

11.非结合水份是主要以机械方式与物料相结合的水份。

二、选择题：1.在一定空气状态下，用对流干燥方法干燥湿物料时，能除去的水分为（D ），不能除去水分为（ C ）。

A. 结合水分；B. 非结合水分；C. 平衡水分；D. 自由水分。

2.影响恒速干燥速率的主要因素是（ C ）。

A. 物料的性质；B. 物料的含水量；c湿空气的状态3.湿空气在预热过程中不变化的参数是（ C ）A. 焓；B. 相对湿度；C. 露点温度；D. 湿球温度。

食品加工原理干燥保藏在食品加工的众多方法中，干燥保藏是一种古老而又极其重要的技术。

通过去除食品中的水分，干燥保藏能够显著延长食品的保质期，减少食品的腐败变质，同时也便于食品的储存、运输和销售。

接下来，让我们深入了解一下食品加工原理中的干燥保藏。

干燥保藏的基本原理其实很简单，就是将食品中的水分含量降低到一定程度，使微生物和酶的活动受到抑制，从而达到保藏食品的目的。

水分对于微生物的生长和繁殖至关重要，当食品中的水分含量减少时，微生物的生长环境变得不利，它们的新陈代谢减缓，甚至停止，从而减少了食品被微生物污染和腐败的风险。

在干燥过程中，水分的去除方式主要有两种：一种是表面汽化，另一种是内部扩散。

表面汽化是指食品表面的水分直接蒸发到周围环境中；而内部扩散则是指食品内部的水分向表面迁移，然后再蒸发。

这两种过程通常是同时进行的，但在不同的干燥阶段，其作用的程度可能会有所不同。

常见的干燥方法有很多种，比如自然干燥、热风干燥、真空干燥、冷冻干燥等。

自然干燥是最古老也是最常见的干燥方法之一。

它利用阳光和自然风来去除食品中的水分。

例如，我们常见的晒稻谷、晒红枣等就是采用自然干燥的方式。

这种方法成本低，操作简单，但受天气条件的影响较大，干燥时间长，而且容易受到灰尘、昆虫等的污染。

热风干燥则是通过加热空气，并让热空气流过食品表面，加速水分的蒸发。

这种方法干燥速度快，效率高，适用于大规模的食品加工。

但热风干燥可能会导致食品的品质下降，如色泽、口感和营养成分的损失。

真空干燥是在减压的条件下进行干燥。

由于压力降低，水的沸点也随之降低，从而使水分能够在较低的温度下蒸发。

真空干燥能够较好地保持食品的品质，减少营养成分的损失，但设备成本较高，操作也相对复杂。

冷冻干燥是一种较为先进的干燥方法。

它先将食品冷冻至冰点以下，使水分变成固态冰，然后在真空条件下，让冰直接升华成水蒸气。

冷冻干燥能够最大程度地保留食品的原有形态、色泽、口感和营养成分，但成本高昂，主要用于高附加值的食品加工。

干燥加工食品的原理是干燥加工食品是一种常见的食品加工方法，通过将食品中的水分蒸发或挥发掉，使其保持较长的保存时间。

干燥食品不仅可以保持食品的原始营养成分，还具有较低的体积和较长的保质期。

干燥加工食品的原理主要是利用温度、风力和湿度等因素，将食物中的水分大量蒸发或挥发出去。

水分是食物中的重要成分，也是细菌和微生物滋生的基础条件。

将食物中的水分去除后，可以减少细菌、微生物的繁殖，从而延长食物的保质期。

干燥加工食品的主要原理有以下几种：1. 热空气干燥法：将食品置于高温环境下，通过热空气对食品进行加热，使食品中的水分蒸发。

在干燥过程中，要保证空气的流通，以保持湿空气的排出，促进食物的干燥。

这种方法一般适用于高糖、低脂肪的食物。

2. 冷冻干燥法：将食品冷冻至极低温度，然后将食品放入真空容器中，在低压下，将食品中的水分以冰的形式直接转化为气体，使食品达到干燥的效果。

这种方法适用于脆弱的食物，可以保持食品的原始质地和营养成分。

3. 辐射干燥法：利用电磁辐射的热效应，对食品进行加热，使其中的水分蒸发。

这种方法一般用于含有大量水分的食物，可以快速干燥食物，保持食品的色泽和口感。

4. 喷雾干燥法：将食物液体喷雾成微小颗粒，通过高温烘干，将颗粒内的水分挥发出去。

这种方法适用于液体食品的干燥加工，如奶粉、酱料等。

不同的干燥方法适用于不同的食物，根据食物的特点选择最合适的干燥方法，可以保持食品的原始特性和营养成分。

同时，在干燥过程中，也需要控制合适的温度、湿度和加热时间，以避免食物的过度干燥和燃烧，保证食品的质量和口感。

总之，干燥加工食品通过将食物中的水分蒸发或挥发出去，从而减少细菌、微生物的滋生，延长食品的保质期。

不同的干燥方法适用于不同的食物，通过控制合适的温度、湿度和加热时间，可以实现食品的干燥加工，保持食品的原始特性和营养成分。