食品工程原理干燥
第八章-干燥(食品工程原理-笔记)
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。
食品工程原理实验——干燥曲线
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。
第二章第二节 食品干燥机制
2. 干燥阶段
在典型的食品干燥过程中，物料经过预热后，干燥先经过速率 上升（增速期），然后就较快地就进入两个主要干燥阶段： 干燥速率恒定阶段（恒速期） 干燥降速阶段（降速期）
（1）恒速期
水分子从食品内部迁移到表面的速率大于或等于水分子从表面跑向干燥 空气的速率；
干燥推动力是食品表面的水分蒸汽压和干燥空气的水分蒸汽压两者之差； 传递到食品的所有热量都进入汽化的水分中，温度恒定。
湿度梯度影响下水分的流向图
M+Δ M
M
内部
I
水分迁移
grad M
水分梯度
表面
Δn
导湿性引起的水分转移量公式：
I水= -Kγ0 ( ǝM / ǝn ) = -Kγ0 Δ M ( Kg/m2·h )
物料性质 水分梯度
其中： I水 — 物料内水分转移量，单位时间内单位面积上的水 分转移量（kg/ m2·h）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
D
E
B
A
C
物料水分M（kg/kg干物质）
物料水分含量和导湿系数间的关系 Ⅰ— 结合水分（单、多层水） Ⅱ— 渗透水分（多层水） Ⅲ— 毛细管水分（自由水）
物料温度与导湿系数的关系
K×102=(T/290)14
K与温度 指数成正比
温度（℃）
硅酸盐类物质温度和导湿系数的关系图
2. 导湿温性
驱动力
总结： 由导湿性和导湿温性解释干燥过程曲线特征
注意
以上我们讲的都是以空气为介质通过加热来干燥， 对流热量传递。若是采用其它加热方式，如没有 热量传递过程，则干燥速率曲线将会变化。
三、影响干制的因素
干制过程就是水分的转移和热量的传递，即湿热传递， 对这一过程的影响因素主要取决于干制条件（由干燥 设备类型和操作状况决定）以及干燥物料的性质。
食品工程原理——食品干燥原理
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
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。
食品工程原理课件第七章
干燥
例7-3 已知图7-2中A代表一定状态的湿空气，试查取 湿度H、焓值I、水汽分压p、露点ｔd 、湿球温度tw值。 解 ①湿度H，由A点沿等湿线向下与水平辅助轴的交点H， 即可读出Ａ点的湿度值。
②焓值I，通过A点作等焓线的平行线，与纵轴交于Ｉ 点，即可读得A点的焓值。
③水汽分压p，由பைடு நூலகம்点沿等湿度线向下交水蒸汽分压线 于Ｃ，在图右端纵轴上读出水汽分压值。
干燥
现将图中各种曲线分述如下: ①等湿线(即等H线)。等湿线是一组与纵轴平行的直线， 在同一根等H线上不同的点都具有相同的温度值，其值在
辅助水平轴上读出。图7-1中Ｈ的读数范围为0～0.2kg/kg绝
干气。 ②等焓线(即等I线)。等焓线是一组与斜轴平行的直线。
在同一条等I线上不同的点所代表的湿空气的状态不同，但
干燥
例7-4 某常压空气的温度为30℃、湿度为0.0256kg/kg
绝干气，试求：
（1）相对湿度、水汽分压及焓；
（2）若将上述空气在常压下加热到50℃，再求上述各性质
参数。
解 (1)相对湿度
由附录查得30℃时水的饱和蒸汽压ps＝4.2474kPa。用式7-5 求相对湿度，即
H 0.622 ps
p ps
干燥
7.1 干燥基本原理 7.2 干燥过程的计算 7.3 干燥设备
干燥
7.1 干燥基本原理
干燥是利用热能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。
7.1.1 干燥的目的和方法
1．干燥的目的 从物料中除去湿分的操作（湿分：水分或其他溶剂）， 延长货架期，便于储运及工艺需要。
干燥
2．干燥方法 （1）按照热能供给湿物料的方式，干燥法可分为： ①传导干燥。热能通过传热壁面以传导方式传给物料， 物料中的湿分被汽化带走，或用真空泵排走。例如纸制品 可以铺在热滚筒上进行干燥。 ②对流干燥。使干燥介质直接与湿物料接触，热能以 对流方式加入物料，产生的蒸汽被干燥介质带走。
食品干燥技术之普通干燥
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
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
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。
试述食品干制的基本原理
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。
食品工程原理第十一章 干燥
③由水蒸汽表查出28.4℃水的汽化热rw为2427.3kJ/ kg 。
[例11-3]总压为1.013×105Pa下湿空气的温度为30℃，湿度
为0.02403kJ/kg绝干气，试计算湿空气的露点、湿球温度、
绝热饱和温度。 解：（1）由H=0.622p/(pT-p)，可得：p=HpT/(0.622+H)
p=0.02403×1.013×105/(0.622+0.02403)=3768Pa
cH=1.01+1.88H=1.055 kJ/(kg.K)
tas=30-2427.5×(0.02477-0.024)/1.055=28.2℃
二、湿空气性质图
（一）空气的湿度图
A. 等H线
为平行于纵轴的线，即垂直线。
B. 等I线
C. 等t线
为与横轴成45°的直线。
由I=(1.01+1.88H)t+2490H 得： I=(1.88t+2490)H+1.01t
[例11-6]已知湿空气的温度为70℃，湿度为0.05kg/kg干 空气，查图求其焓、相对湿度、湿球温度、露点和水蒸 气分压。 解：在H-I图上作t=70℃的等温线和H=0.05kg/kg干空气 的等湿线，其交点即为空气的状态点。在图上直接度得： I=203kJ/kg干空气 的等温线读得 tw=44℃
j=24%
从状态点出发作等焓线至与饱和线相交，由通过交点 从状态点出发作等湿线至与饱和线相交，由通过交点
食品的干燥保藏原理
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。
食品加工原理干燥保藏
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。
食品工程原理——干燥
1 等湿度线(等H线) 一组与纵轴平行的直线。在同一条等H线上，湿空气的露
点td不变。
2 等焓线(等I线) 一组与横轴平行的直线 。在同一条等I线上，湿空气的温度
t随湿度H的增大而下降，但其焓值不变。
3 等温线(等t线)
I=(1.88t+2490)H+1.01t
当空气的干球温度t不变时，I与H成直线关系，故在I-H图中 对应不同的t，可作出许多等t线。 各种不同温度的等温线，其 斜率为(1.88t+2492)，故温度愈高，其斜率愈大。因此，这许多 成直线的等t线并不是互相平行的。
(e)湿球温度tw ；
解 由已知条件：Ｐ＝101.3kN/m2， H=0.02 kg水/kg干空气，
t=20o C，在I-H图上定出湿空气的状态点Ａ点。
pv=3kN/m2 φ=10% I＝122kJ/kg干空气
td=24oC tw=33o C
三、湿空气的基本状态变化过程
1 间壁式加热和冷却
若空气的温度变化范围在露点以上，则空气中的含水量始终 保持不变，且为不饱和状态，为等湿过程，过程线为垂直线。
1H
273 t 1.013 105
vH
( 29
) 22.4 18
273
P
(0.772 1.244 H ) 22.4 273 t 1.013 105
273
P
7 露点 td
不饱和的空气在湿含量Ｈ不变的情况下冷却，达到饱和状 态时的温度，称为该湿空气的露点(dew piont),用符号td表示。
tw
t
kH rtw
(H s,tw
H)
对空气~水蒸气系统而言， α/kH=1.09
强调：
湿球温度实际上是湿纱布中水分的温度，而并不代表空气的
食品工程原理实验--流化床干燥实验
中北大学化工原理课程组
基本原理
X 含水率 临界含水量 （1）
（2）
（3） 平衡含水量
物料温度
时间 τ 干燥曲线
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实验流程
2 4 5
3 1
1.转子流量计 2.流化床干燥器 3.取样器 4.加水器 6
空气
5.直角温度计 6.电加热器
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设备参数
1. 2. 3. 4. 5. 流化床干燥器 直径D＝130mm 转子流量计 LZB-25 1.6～16m3/h 电加热器空气 直角温度计 0～200℃ U型差压计
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基本原理
量只用来蒸发物料表面水分，在第（2）阶段中含水率X随 时间成比例减少，因此其干燥速率不变，亦即为恒速干燥 阶段。在第（3）阶段中，物料表面已无液态水存在，亦即 若水分由物料内部的扩散慢于物料表面的蒸发，则物料表 面将变干，其温度开始上升，传入的热量因此而减少，且 传入的热量部分消耗于加热物料，因此干燥速率很快降 低，最后达到平衡含水率而终止。（2）和（3）交点处的 含水率称为临界含水率用X0表示。对于第（2）（3）阶段 很长的物料，第（1）阶段可忽略，温度低时，或根据物料 特性亦可无第二阶段。
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干燥是采用某种方式将热量传给含水物料，使其中的水 分蒸发分离的操作，干燥操作同时伴有传热和传质过程。 若将非常湿的物料置于一定的干燥条件下，例如在有一 定湿度、温度和风速的大量热空气中，测定被干燥物料的质 量与温度随时间的变化，可得如上图中所示的关系。由上图 可以看出，干燥过程可分为如下三个阶段：（1）物料预热 阶段（2）恒速干燥阶段（3）降速干燥阶段。非常潮湿的物 料因其表面有液态水存在，当它置于恒定干燥条件下，则其 温度近似等于热风的湿球温度tw,到达此温度前的阶段称为 （1）阶段。在随后的第二阶段中，由于表面存有液态水， 物料温度约等于空气的湿球温度tw，传入的热
干燥加工食品的原理是
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。
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对多层带，湿物料由最上 层加入，从最下部卸出。 热空气预热后从底部引入， 又排气管排出。
带式干燥器
特点：可连续化操作，但干燥时间较长，耗能 高。 适用性：适合块状物体物料的干燥，如果蔬干 制。
4、气流干燥器
结构与原理：由加热
系统、干燥室、加料系 统、分离回收系统组成， 可利用高速的热气流使 粉、粒状的物料悬浮于 其中，在气力输送过程 中进行干燥。
冷冻干燥
第一节
概述
一、干燥的目的和方法 （一）去湿与干燥 1、去湿：从物料中除去湿分的操作。 2、常用去湿方法 （1）机械去湿法 物料带水较多时，可先用压榨、离心过 滤等机械分离方法除去大量的水。
（2）吸附去湿法 用某种干燥剂（如氯化钙、硅胶、分子 筛等）通过吸附除去物料中的水分。 （3）热量去湿法 用热空气或其它高温气体为介质，使之 掠过物料表面，用热能使物料中的水分汽化 除去的方法称为“干燥” 。 干燥：除去少量水分，得到固态物料 蒸发：除去大量水分，得到浓缩液
湿度越小，吸湿能力越大。
湿空气的状态参数
2、比体积（vH）
湿空气的体积与其中干空气质量之比。
数值上是1kg绝干空气分体积与其所携带 的H kg水蒸气的分体积之和。
273 t 1.013 105 1 H vH 22.4 273 p 29 18 273 t 1.013 105 (0.772 1.244 H ) 273 p
二、干燥过程的热量衡算简介
1、热耗量 衡算原则：输入热量=输出热量 2、单位热耗 蒸发1kg水相应的加热器加热量。 3、热效率
蒸发水分所需的热量 100% 向干燥系统输入的总热量
W (2490 1.88t2 ) 100% Q
三、干燥动力学简介
（一）干燥机理 1、传热：两步，外部依靠对流传热， 内部为热传导 2、传质：两步，外部对流传质，内部 依靠液态扩散、气态扩散、毛细管流动、 热流动。
（3）湿含量：单位质量干空气所带有的 水蒸汽质量。
mV M V nV pv H 0.622 md M d nd p pv
相对湿度和绝对湿度的关系
绝对湿度：是湿空气含水量的绝对值，但
不能用于分辨湿空气的吸湿能力。
相对湿度：说明湿空气偏离饱和空气的程度，
能用于判定该湿空气能否作为干燥介质，相对
② 干燥空气用量L
W L H 2 H1
二、干燥过程的热量衡算简介
③ 耗热量
LI 0 Qp LI1
QP L( I1 I 0 )
连续干燥热量衡算
④单位热耗
QD L( I 2 I1 ) G( I 2 I1) QL
⑤ 干燥系统消耗总热量
Q QP QD L( I 2 I 0 ) G( I 2 I1) QL
气连续地在洞道内被加热并强制地流过物料表面，流 程可安排成并流或逆流等。
隧道式干燥器
特点：简单、使用灵活，干燥器容积大，但小车在隧道内 停留时间长，不适合热敏性物料。
适用性：适用于干燥块状食品，如果脯、蘑菇等。
3、带式干燥器
结构与原理：干 燥室中，有一根 或几根运输带 （食品行业常用 金属带），运送 被干燥物料。热 空气与物料成逆 流或错流方向流 动，将湿分汽化 后带出器外。
V
H
T (287 461H ) P
Байду номын сангаас
湿空气的状态参数
3、湿比热容CH 常压下，湿空气中1kg绝干空气及其 所带的H kg水蒸气的温度升高（或降低） 1℃所吸收（或放出）的热量。
cH cd cv H
cH 1.01 1.88H
湿空气的状态参数
4、比焓h 湿空气中，1kg绝干空气的比焓与 其所带的H kg水蒸气的比焓之和。
③ 等温线(等t 线)：0～250 ℃；
④ 等相对湿度线(等 线)：5％ ～100％；
⑤ 水蒸气分压线(pv 线)： 0～26 kPa。
2、h-H 图的应用
h-H 图的应用
其它确定空气状态参数的范例
三、湿物料中的水分
（一）含水量
1、湿基含水量
水分质量 w 100％ 湿物料总质量
2、干基含水量
湿物料中的水分
（三）吸湿、解湿与等湿
1、解湿 当aw＞ ，水分从物料向空气转移。 2、吸湿 当aw ＜ ，水分从空气向物料转移。 3、等湿 当aw ＝ ，达到吸湿－解湿平衡，等湿，物 料中水分不再变化。
湿物料中的水分
（四）物料中的水分的分类 1、按与物料结合方式： 化学结合水、物理化学结合水、机械结合 水 2、按去除的难易程度 结合水分：物化结合水分及机械结合的毛 细管内的水分；结合力强，难除去。 非结合水分：物料中的吸附水分和空隙中 的水分；机械结合，结合力较弱，易除去。
1、厢式干燥器
物料盘 加热器 风扇
结构与原理：小型的称为烘箱， 大型的称为烘房，在常压或真空
进风
排气 小车
厢式干燥器
下间歇操作。厢内设有支架，湿 物料放在矩形浅盘内，空气经加 热器预热并均匀分配后，平行掠 过物料表面，离开物料表面的废 气，部分排出，部分循环，与新 鲜空气混合后用作干燥介质。
厢式干燥器
第四节：干燥设备
基本要求 ① 保证干燥产品的质 量要求； 干燥器类型
类型 对流干燥器 干燥器 厢式干燥器 气流干燥器 沸腾干燥器 转筒干燥器 喷雾干燥器 滚筒干燥器 真空盘架式干燥器 红外线干燥器 微波干燥器
② 干燥速率快、热效
率高； ③ 操作控制方便、劳 动条件好，成本低。
传导干燥器 辐射干燥器 介电加热干燥器
随过程进行，沿塔高空气温度 下降，湿度上升，焓维持不变 绝热饱和冷却塔
饱和
t tas
湿空气的状态参数
I1 (cg Hcv )t Hr0
I 2 (cg H as cv )tas H as r0
I1 I 2
r0 tas t H as H cH
tw t ( H s,tw H ) ( / kH） rtw
实际干燥操作中，常用干、湿温度计测量空
湿空气的状态参数
（3）露点Td
不饱和空气 等压等湿冷却 饱和空气
t ps
t td ; H H s ,t d ;
100%
湿空气的状态参数
（4）绝热饱和温度Ts ：绝热冷却达到的极限温度
不饱和空气与水绝热接触
湿度差
水分汽化:向气相主体传递 (汽化热为空气本身温度降低放出显 热，此热量被水汽携带至空气中)
优点：结构简单、制造容易、适应性强。 缺点：干燥不均匀，干燥时间长，劳动强度大， 操作条件差。
适用性：适用于干燥
粒状、片状和膏状物料， 批量小、干燥程度要求 高、不允许粉碎的脆性 物料。
厢式干燥器
2、隧道式干燥器
风扇 进气 湿物 料 加热 器
隧道式干燥器
干品 排气 口 装料 车
结构与原理：在狭长通道内设轨道，物料放置在一串 小车上，小车可以连续地或间歇地在进、出通道。空
（二）干燥的目的
1、延长食品货架期； 2、便于贮运； 3、加工工艺的需要。
（三）干燥方法
1、按操作压力不同：常压干燥、真空干 燥 2、按操作方式不同：间歇式干燥、连续 式干燥。 3、按传热方式不同：对流干燥、传导干 燥和辐射干燥（红外线、微波）。
食品生产中应用最多的是对流干燥。
气流干燥器
气流干燥器
优点：设备紧凑，结构简单；可以完全自动 控制；对流传热系数和传热温度差大，干燥 器体积小，干燥速率快，物料停留时间短， 可在高温下干燥；热利用率高。 缺点：气流在系统中压降较大；干燥管长； 在干燥过程中存在摩擦，易将产品磨碎；分 离器的负荷大。 适用性：适合干燥颗粒或小块状不易黏结、 不怕磨损的物料，如原粮、味精等。
水分质量 X 绝干料质量
X 3、两种含水量的换算关系 w 1 X
湿物料中的水分
（二）水分活度
指食品中水分存在的状态，即水分与食 品结合程度（游离程度）。aw 越高，结合 程度越低；水分活度值越低，结合程度越高。 物化角度：aw＝ p/p0 生化角度：aw 表明水分被微生物利用 程度和促进酶反应的能力。
第二节：湿空气热力学基础
一、湿空气的状态参数 1、湿度 表示湿空气中水蒸气的多少。 （1）绝对湿度 ρV = mV /V
湿空气的状态参数
（2）相对湿度：湿空气中水汽分压pv与 同温度下水的饱和蒸汽压pS 之比。
pv 100% ps
＝0，绝干空气； ＝ ，饱和空气 1
三、干燥动力学简介
（二）干燥实验和干燥曲线 干燥曲线：物料含水量Ｘ （或物料表面温度 ）与干
燥时间τ之间的关系。
a. AB段：预热阶段； b. BC段：恒速干燥阶段； c. CD后：减速干燥阶段。
干燥曲线
三、干燥动力学简介
恒速干燥 水分内部迁移速率远大于表面汽化速率，属于表面汽 化控制阶段，其特征为： a. 表面维持润湿状态，汽化的水分为非结合水分； b. 空气传给湿物料的显热等于水分的汽化热。 降速干燥 水分内部迁移速率小于表面汽化速率，属于内部迁移 控制阶段，其特征为： a. 表面逐渐变干，汽化的水分为结合水分； b. U f (物料本身结构、形状和尺寸)
第八章
干
燥
主讲：孔欣
教学目的和主要内容
目的：掌握干燥概念 和原理；熟悉湿空气 性质及湿焓图；了解
概述 湿空气热力学基础 物料衡算和热量衡算 平衡关系和速率关系
干燥的物料衡算与热 干燥 干燥计算简介 量衡算，以及干燥的 平衡关系与速率关系； 干燥设备 熟悉常见干燥设备类 型；熟悉冷冻干燥原 理和工作过程。