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。

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。

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。

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。

食品干燥技术之普通干燥(一)原理1.物料干燥过程的推动力和阻力当湿物料受热进行干燥时，开始时水分均匀分布于物料中，然后随着物料表面水分的汽化，逐渐形成从物料内部到表面的湿度梯度。

物料内部的水分就以此湿度梯度作为推动力，逐渐向表面转移。

同时，热空气将热量传递给物料表面，使物料内外存在温度梯度，这一温度梯度也可使物料内部的水分发生传递，称为湿热导，方向是从高温处向低温处进行。

水分由物料内部扩散到表面后，便在表面汽化。

2.影响干燥速度的因素影响干燥速度的因素很多，对于对流干燥，主要有湿物料的性质与形状，包括物理结构、化学组成、形状大小、料层厚度及水分结合方式；物料中水分的活度与湿度；物料的温度；干燥介质的温度；干燥介质的湿度；干燥介质的流速；介质与物料的接触状况，凡是对介质流动造成较强烈的湍动的因素都可提高干燥速度。

(二)干燥的方法食品的干燥涉及过程复杂，包括物理、化学及生物学的变化，而且有些干燥制品还要求有较好的复水性，使制品恢复到接近原来的外观和风味，因此需要正确的选择干燥方法和相应的干燥装置。

干燥过程的本质是水分从物料表面向气相中蒸发的工艺过程。

干燥可分为常压干燥和真空干燥。

常压干燥主要采用热空气或烟道气体作为干燥介质，它具有干燥时带走汽化水分的载体作用。

真空干燥是借真空泵将汽化的水蒸气抽走。

干燥过程中，物料表面的水分要不断汽化，从而使内部的水分继续扩散到表面来，达到干燥的目的。

根据物料加热的方式不同，又分为三种干燥方法：对流干燥(热风干燥)、辐射干燥及接触干燥(传导式)。

1.对流干燥直接以高温的空气为热源，借对流方式将热量传递给物料，热空气既是载热体又是载湿体。

一般热风干燥多在常压下进行。

2.辐射干燥是食品工业上的一种重要的干燥方法。

即利用红外线、远红外线、微波等能源，将热量传递给物料的干燥方法。

可在常压或真空下进行。

3.接触干燥是间接靠间壁的导热将热量传递给与壁面接触的物料。

热源可以是水蒸气、热空气或热水等。

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。