食品工程原理——食品干燥原理

食品工程原理知识点总结一、食品工程的概念与发展食品工程是指利用科学技术对食品进行加工、生产和保鲜的过程。

它涉及了食品生产的各个环节，包括原料采购、生产加工、包装储存、销售和配送等。

食品工程的发展历史悠久，随着科学技术的不断进步，食品工程也在不断发展和创新。

食品工程的发展受到了食品安全、食品营养和科技创新等多方面因素的影响。

在当前社会中，人们对于食品的质量和安全要求越来越高，因此食品工程的发展也变得越来越重要。

同时，随着科学技术的不断进步，食品工程也在不断进行创新，以满足人们对于食品的需求。

二、食品工程的基本原理1. 热力学原理热力学是食品工程中非常重要的基本原理之一，它主要研究物质的热力学性质，比如热量、温度和压力等。

热力学原理可以辅助工程师更好地理解食品加工的过程，比如加热、冷却、干燥等过程。

通过热力学原理的应用，可以更好地控制食品加工的质量和生产效率。

2. 流体力学原理流体力学原理是研究流体运动和压力变化规律的学科，它在食品工程中也起着非常重要的作用。

比如，液体在管道中的流动、气体在食品加工过程中的传递等，都需要运用流体力学原理来进行分析和控制。

通过研究流体力学原理，工程师可以更好地控制食品加工过程中的液体和气体流动，从而保证生产效率和质量。

3. 物质传递原理物质传递原理是研究物质在不同介质中传递规律的学科，比如热量传递、质量传递等。

在食品工程中，物质传递原理也是相当重要的，它可以帮助工程师更好地控制食品加工过程中的传热、传质等过程。

通过研究物质传递原理，可以更好地优化食品加工过程，提高生产效率和质量。

4. 生物化学原理食品工程中，生物化学原理也是非常重要的，它主要研究食品中的组成、代谢和变化规律。

通过研究生物化学原理，可以更好地理解食品的特性和变化规律，从而更好地控制食品加工过程中的生物化学变化。

同时，生物化学原理也可以帮助工程师更好地利用微生物等生物技术手段来增强食品的品质和营养。

5. 工程原理食品工程中的工程原理主要包括机械、电气、控制等方面的技术原理，比如食品加工设备的设计、安装和调试等。

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。

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。

食品干燥的化学反应原理食品干燥是一种常用的食品加工技术，通过将食品暴露在高温或低湿的环境中，加速水分的蒸发，从而达到延长食品保质期、减轻重量、方便储存和运输等目的。

食品干燥的化学反应原理主要包括水分蒸发和食品组分的维持稳定性。

1. 水分蒸发食品干燥的首要目标是将食品中的水分蒸发出去，使食品失去足够的水分含量，从而降低食品中微生物和酶的活性，延长食品的保质期。

水分蒸发的化学反应原理主要是水的蒸发和蒸汽的扩散。

水的蒸发是指水分分子从食品中自由转变为水蒸汽的过程。

当食品暴露在高温环境下，食品中的水分分子会吸收热量，并增加其动能，逐渐获得蒸发的能力。

通过升温和提高环境湿度可以增加水分蒸发速度。

此外，还可以使用真空干燥技术，通过降低环境压力，使水的沸点降低，进一步加快水分的蒸发速度。

蒸汽的扩散是指水蒸汽从食品中的内部向外部环境扩散的过程。

食品中的水蒸汽分子会在高温环境下获得足够的动能，从高浓度区域向低浓度区域移动，形成蒸汽的扩散梯度。

蒸汽的扩散速率取决于环境湿度、温度、食品材料的透气性等因素。

2. 食品组分的维持稳定性在食品干燥的过程中，除了水分的蒸发外，还存在一些化学反应会影响食品的品质和口感。

为了维持食品的稳定性，需要注意以下几个化学反应原理：氧化反应：食品中的一些营养成分和食品色素容易受到氧气的氧化作用而引起质量的下降。

为了减少氧化反应，可以在食品干燥过程中降低环境中的氧气含量，或者使用抗氧剂添加剂保护食品。

酶的反应：一些食品中存在的酶容易受到高温的影响而降解，从而影响食品的品质和口感。

为了减少酶的反应，可以在食品干燥的早期阶段快速提高温度，使酶活性迅速降低。

同时，也可以使用抑制酶活性的物质来保护食品。

糖类和蛋白质的反应：在高温条件下，食品中的糖类和蛋白质会发生一些非酶催化的化学反应，例如Maillard反应。

这些反应会产生氨基酸的羧化产物和糖的褐色物质，从而影响食品的口感和色泽。

为了减少这些反应，可以降低食品的温度和湿度，控制食品的糖和氨基酸含量。

食品干制的原理
食品干制的原理是通过控制食品表面的温度、湿度和气体环境，从而使食品中的水分逐渐蒸发或逸出，达到干燥的目的。

食品干制可以采用自然干燥或人工干燥的方法。

自然干燥是将食品暴露在自然的环境中，利用太阳辐射、风力和温度差等自然条件，通过风干、晾晒等方式让食品中的水分逐渐蒸发或蒸发。

这种方法适用于气候干燥、气温高、湿度低的地区，但干燥速度较慢，并且容易受到天气等因素的影响。

人工干燥是通过人为创造适宜的环境条件来进行食品干燥。

常用的人工干燥方法包括热风干燥、真空干燥、冷冻干燥等。

其中，热风干燥是最常见的一种方法，它利用加热设备产生的热空气对食品进行干燥。

在干燥室中，加热设备产生的热空气会与食品表面的湿气发生热交换，使水分蒸发，然后通过通风设备排出。

真空干燥则是在低压下进行干燥，通过减压使水分在低温下快速蒸发。

冷冻干燥是将食品冷冻成无水晶冰，并在低温下施加真空进行干燥，即冷凝水直接由固体状态转变为气体状态。

这些人工干燥方法可以加快干燥速度，提高干燥效果，并且可以根据不同的食品特性选择合适的方法。

总的来说，食品干制的原理是通过控制食品表面的温度、湿度和气体环境，使食品中的水分逐渐蒸发或逸出，达到干燥的目的。

不同的干燥方法和条件可以根据食品的特性和要求进行选择，以实现最佳的干燥效果。

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。

试述食品干制的基本原理食品干制是一种将食品中的水分降低至一定水平，并同时保持食品的营养成分和品质的加工工艺。

常见的食品干制方法包括太阳晒干、风干、热风干、真空干燥、冷冻干燥等。

食品干制的基本原理是通过控制温度、湿度和通风，以加速食品中水分的蒸发和扩散，以达到食品干燥的目的。

首先，食品干制的基本原理是水分蒸发。

将食品暴露在较高的温度下，食品表面的水分会蒸发，转化为蒸汽传递到食品周围的空气中。

蒸发过程中，食品内部的水分通过渗透、扩散等方式逐渐从内部排出，同时外部的水分通过渗透、流动等方式进入食品内部，以保持水分的平衡，进一步实现食品干燥。

其次，食品干制的基本原理还包括水分扩散。

食品内部含有高浓度的水分，而周围的空气中水分含量较低。

水分具有向浓度较低的方向扩散的趋势，因此，在食品表面与周围环境的接触过程中，水分会顺着浓度梯度从食品内部向外部扩散。

通过控制食品表面和周围环境的温度、湿度差异，可以促进水分扩散的速度，加快食品干燥的过程。

另外，食品干制的基本原理还涉及水分的传递。

水分传递的过程主要包括了蒸发、渗透、吸附等。

在食品干制过程中，水分通过蒸发从食品中脱离，并由食品表面传递到周围的空气中，与空气中的水分发生物理和化学反应，最终以各种方式消散。

同时，食品与空气之间的水分也会发生渗透作用，食品内部的水分通过渗透向食品表面传递，以保持食品内外的水分平衡。

此外，食品在干制过程中的水分还会与其他组分发生吸附作用，增加了食品内外水分传递的复杂性。

最后，食品干制的基本原理还包括水分的迁移。

在食品内部的水分分布是不均匀的，食品的干制过程中，水分会在食品内部发生迁移，从浓度较高的部位向浓度较低的部位流动，以达到水分分布的均匀化。

水分的迁移不仅影响食品的干燥速度和干燥均匀性，还影响了食品的质量，如脆度、口感等。

总结起来，食品干制的基本原理包括水分蒸发、水分扩散、水分传递和水分迁移。

通过控制干制过程中的温度、湿度和通风情况，调节食品内外的水分循环和传递，以达到食品干制的目的。

食品的干燥保藏原理干燥是人类保藏食品最古老的方法之一。

这是从自然界学来的工艺方法，但对作业的某些方面已经作了一些改进。

干燥是应用最广泛的食品保藏方法。

所有谷物都是通过干燥保藏的，自然干燥过程的效果很好，所以几乎毋需人工的进一步努力。

然而，历史上也有这样一些时期，由于气候原因使粮食未能在田间得到恰当干燥。

在这些情况下，人类就尝试通过给粮食加热（不然就会腐烂）以助天功。

谷物、豆类、坚果和某些水果在植株上成熟并在暖风中干燥。

用干燥方法保藏的水果比用任何其他方法保藏的都多。

食物的自然晒干可得到品质稳定的高度浓缩的物料。

尽管如此，高度综合的文化决不能过份依赖那些不可预测的自然力。

不过太阳晒干仍然是食品保藏的最广泛的活动。

脱水——人工干燥利用火的热量进行食品干燥是过去东、西半球上许多人各自独立发现的。

古代人在它们的栖身处进行食品的干燥，哥伦布以前的美洲印第安人利用火的热量干燥食品。

然而,直到1795年才发明了热风脱水室。

法国的的马松和查理德研究小组开发了一种由热气流（40℃)通过蔬菜薄片上方的蔬菜干燥器。

值得一提的是，罐藏法和脱水法几乎是大约一个半世纪以前的同一时期内出现的。

蒸发（evaporation)和干化（desiccation)两词也许指的是同一作用，而脱水一词在食品工业中的意思是人工干燥过程。

脱水与晒干脱水意味着要控制干燥室内的气温条件即小环境控制。

晒干收自然力的支配。

由脱水设备干燥的食品能够比晒干的食品具有更高的品质。

实施干燥所需的场地较少。

水果晒干所需的地面为水果庄稼土地的1/20。

脱水工厂内部的卫生条件是可以控制的，而在旷野上，受灰尘、昆虫、鸟类和齿动物污染是主要问题。

脱水干燥的费用显然比晒干大，然而，由于质量上的改善，脱水干制食品可以有较高的售价。

脱水干燥器的干果产率相对较高，因为，晒干过程中不断的组织呼吸作用，以及酵解作用使水果中的糖分受到了损失。

在两者最适操作条件下，晒干水果的颜色可能优于脱水干燥水果。

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。

食品真空干燥的原理食品真空干燥是一种常见的食品加工方法，其原理是在很高的真空环境下将食品中的水分通过蒸发的方式去除。

下面我将详细介绍食品真空干燥的原理。

食品真空干燥的过程主要包括预处理、真空干燥和后处理三个步骤。

首先，在进行真空干燥之前，需要对食材进行预处理，如去除杂质、清洗、切割等，以提高干燥效果。

然后，将预处理后的食材放入专用的真空干燥设备中进行干燥。

在真空环境下，食物通过自身的水分蒸发形成水蒸汽，然后通过真空泵将水蒸汽抽出。

最后，干燥后的食品需要进行后处理，如包装、密封等，以保证干燥后的食品的质量和保存期。

在食品真空干燥中，真空是实现干燥的基本条件。

真空是指在一定的环境下，将空气或气体完全排除，形成极低的压强。

在干燥中，真空可以降低环境中的压强，使食品中的水分在低压环境下更容易蒸发。

真空干燥能够提高干燥速度和效果，同时还能保留食品的营养成分和风味。

食品真空干燥的原理主要有以下几点：1.降低沸点：真空干燥可以降低食材中的水分的沸点，使水分在较低的温度下蒸发。

在标准大气压下，水的沸点为100摄氏度。

但在低压环境下，水分的沸点会相应降低。

因此，真空干燥可以在较低的温度下将食物中的水分蒸发，有效保留食材的营养和风味。

2.利用气体的扩散性：在真空环境中，气体的扩散性增加，使得水分从食品中快速蒸发。

真空干燥中，将食材放置在真空环境中，水分分子会随着压差的存在，从食材中向低压区域扩散。

这样，食物中的水分会迅速蒸发和逸出，实现干燥。

3.减少氧化反应：真空干燥可以降低氧气的浓度，减少食材中的氧化反应。

食品中的营养成分易受氧化的影响，而真空环境下氧气的浓度较低，可以减少氧化反应的发生，降低对食材的损害。

4.保持食品质量：真空干燥过程中的低温和低压能够保留食材的色、香、味和营养成分。

相比于传统的烘干方法，真空干燥可以更好地保持食品中的营养成分，避免因高温热处理而造成的营养损失。

总体来说，食品真空干燥的原理是通过在真空环境下降低食物中的水分的沸点，利用气体的扩散性将食物中的水分蒸发，减少氧化反应和保持食品质量。