第八章 干燥(食品工程原理 笔记).
食品工程原理 知识点总结
食品工程原理知识点总结食品工程是一门将工程原理和技术应用于食品制造的学科，其目的是利用工程学原理，将食品原料经过种种工艺处理，生产出合格、安全、美味的食品。
食品工程学的研究内容与食品加工技术、食品成分、物性、生产设备、生产系统、过程控制、新产业技术、环境与能源等相关。
食品工程的起源可以追溯到上个世纪初。
食品加工工艺一直在不断改进，新的技术和理念也在不断涌现。
从第一台模拟风扇式冷凝机的出现，到现在的超声波处理技术、高温短时间消毒技术、低温乳化技术等，食品工程已逐渐发展成为一个非常重要的学科。
二、食品原料的基本性质1. 水分含量：食品的水分含量是其重要的品质指标之一。
食品中水分多则易受微生物污染并变质，少则易变得干燥，影响食品的口感和风味。
2. 营养成分：食品中的营养成分是指食品中的营养物质，如蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质等。
这些物质对人体的生长和健康有着重要的作用。
3. 构造成分：构造成分是指食品中的主要构成物质，如淀粉、蛋白质、脂肪、糖类等。
构造成分对于食品的可加工性、口感和品质有着重要的影响。
4. 食品的物理性质：食品的物理性质包括食品的形态、结构、大小、形状等。
这些物理性质对于食品的加工和加工过程中的传热、传质、变形过程有着重要的影响。
5. 食品的化学性质：食品的化学性质包括食品中的化学成分、化学反应、酸碱度等。
这些化学性质对于食品的加工、储藏期间的变质、变味等有着重要的影响。
三、食品工程中的基本工艺1. 加工：加工是指将食品从原料状态转化为最终食品的过程。
包括初加工和深加工。
初加工是将原料进行初步的加工处理，使之成为半成品。
深加工是在初加工的基础上，对半成品进行各种深度加工，生产出成品食品。
2. 杀菌：杀菌是指通过一定的工艺手段，将食品中的微生物全部杀灭，以延长食品的保质期。
常用的杀菌工艺包括煮沸、高温短时间杀菌、紫外线辐射、臭氧杀菌等。
3. 色泽处理：对食品的颜色进行处理，既可以使食品颜色更加诱人，也可以延长食品的品质保持期。
食品加工保藏(食品干燥)
本节学习要求
1. 了解食品干燥常用方法的基本原理与特点。 2. 不同干燥方法常用设备及其特点是什么？
3. 不同干燥方法应用于食品干燥的工艺条件控制。
4. 如何选择食品干燥方法与设备？
干燥设备的分类
1，按干燥设备的特征来分类：
（1）自然干燥方法（晒干与风干等）； （2）人工干燥方法（如箱式干燥、窑房式干燥、隧道式干燥 、输送式干燥、输送带式干燥、滚筒干燥、流化床干燥、喷雾干 燥、冷冻干燥等）。 2，按干燥的连续性分为：（1）间歇（批次）干燥； （2）连续干燥。 3，以干燥时空气的压力来分类： （1）常压干燥； （2）真空干燥。
（四）影响湿热传递的主要因素
(一)食品物料的组成与结构 (1)食品成分在物料中的位置 (2)溶质浓度 (3)结合水的状态 (4)细胞结构 (二)物料的表面积 (三)空气的湿度 (四)空气温度 (五)空气流速 (六)大气压力或真空度 (七)物料干燥温度
第二节
食品在干燥过程发生的变化
1.干缩和干裂 2.表面硬化 3.多孔性形成
Ⅱ线：渗透水在渗透压下和毛管水在势能下以液态流动， δ 值 不变。 Ⅰ线：因物料内挤压空气的影响， δ值有了变化。 AB段：物料水分愈少，内部空气量愈大，蒸汽扩散愈受阻， 故δ值也随之下降。物料水分进一步下降时，蒸汽状态水分逆着 热流方向扩散，而内空气顺着热流方向扩散，导致δ值为负值。
（三）干燥过程湿物料的湿热传递
２．湿物料的水分活动与吸附等温线 复习《食品化学》第二章 • 水分活度定义 • 吸附等温线各区间食品水分存在状态及特征 图５－１ ３．湿物料的热物理性质 比热容 热导率 导温系数
三、物料与空气间的温热平衡 １．平衡水分和吸附水分 平衡水分：食品与空气平衡状态的水分含量。 表５－３ 吸湿水分：干料从周围吸附湿汽的平衡水。 ２．吸附与解吸等温线 吸附作用： 解吸等温线：图５－２ 鸡肉在不同温度下的吸附和解吸等温线 滞后现象
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。
(整理)化工原理—干燥.
第九章干燥本章学习要求1．熟练掌握的内容湿空气的性质及其计算；湿空气的湿度图及其应用；连续干燥过程的物料衡算与热量衡算；恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间计算。
2．理解的内容湿物料中水分的存在形态及其；水分在气-固两相间的平衡关系；干燥器的热效率；各种干燥方法的特点；对干燥器的基本要求。
3．了解的内容常用干燥器的主要结构特点与性能；干燥器的选用。
* * * * * * * * * * * *§9.1 概述干燥是利用热能除去固体物料中湿分（水分或其它液体）的单元操作。
在化工、食品、制药、纺织、采矿、农产品加工等行业，常常需要将湿固体物料中的湿分除去，以便于运输、贮藏或达到生产规定的含湿率要求。
例如，聚氯乙烯的含水量须低于0.2%，否则在以后的成形加工中会产生气泡，影响塑料制品的品质；药品的含水量太高会影响保质期等。
因为干燥是利用热能去湿的操作，能量消耗较多，所以工业生产中湿物料一般都采用先沉降、过滤或离心分离等机械方法去湿，然后再用干燥法去湿而制得合格的产品。
一、固体物料的去湿方法除湿的方法很多，化工生产中常用的方法有：1.机械分离法。
即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。
耗能较少、较为经济，但除湿不完全。
2.吸附脱水法。
即用干燥剂（如无水氯化钙、硅胶）等吸去湿物料中所含的水分，该方法只能除去少量水分，适用于实验室使用。
3.干燥法。
即利用热能使湿物料中的湿分气化而去湿的方法。
该方法能除去湿物料中的大部分湿分，除湿彻底。
干燥法耗能较大，工业上往往将机械分离法与干燥法联合起来除湿，即先用机械方法尽可能除去湿物料中的大部分湿分，然后再利用干燥方法继续除湿而制得湿分符合规定的产品。
干燥法在工业生产中应用最为广泛，如原料的干燥、中间产品的去湿及产品的去湿等。
二、干燥操作方法的分类１、按操作压强分为常压干燥和真空干燥。
真空干燥主要用于处理热敏性、易氧化或要求产品中湿分含量很低的场合。
２、按操作方式分为连续操作和间歇操作。
食品工程原理-干燥
干球温度、绝热饱和温度（或湿球温度）及露点之间 的关系是，对于不饱和湿空气：t>tas（或tw）>td；对于饱和的 湿空气：t＝tas（或tw）＝td。对其他系统而言，不存在此关系。
学习文档
二、湿空气的湿度图及使用方法
1. 湿空气的焓湿图
在工程计算中，常用的是以湿空气的焓值I为纵坐标，湿度 H为横坐标的焓湿图，即I-H图。
过程B至C为间壁式减湿过程，
学习文档
（3）不同状态空气的混合
有状态不同状态的湿空气1（H1，I1）和2（H2，I2），对 应的干空气的量为q1和q2，二者混合后的湿空气状态为3（Hm， Im），见图11-6。由物料衡算和热量(焓)衡算，可求得两空气 混合后Hm和Im。
I
I2 Im
I2
3
1
H1 Hm
式中：r0——水在0℃时的汽化潜热，近似为2490kJ/kg。
学习文档
7. 干球温度和湿球温度
湿球温度形成原理（如图所示）：
空气
湿度H 温度t
湿球温度tw 表面湿度度Hsw
湿空气主体t, H
饱和湿空气膜 湿纱布 tw, Hs
温度计
湿球温度计
图11-1 湿球温度的测定原理示意图
学习文档
在稳定状态，传热达平衡时，有：
就可从水蒸气表查出对应的饱和蒸汽压p1，p2……，进而由上 式计算对应的湿含量值H1、H2、……，最后可由对应的等t线 和等H线得到对应的交点，用平滑曲线连结所有交点便是等于 该值时的等φ线。
学习文档
（5）水蒸气分压线(pv线)
位于饱和相对湿度线下方，水蒸气分压标于右端纵轴上， 该线表示空气的湿度H与空气中的水蒸气分压p之间关系曲线。 当湿空气的总压p不变时，水蒸气的分压pv随湿度H而变化。
食品技术原理重点
每天摄入盐6g，一级盐大于等于99.1%，二级盐大于等于98.5%，三级盐大于等于97%。
叶南慧1、食品干燥定义：就是在自然条件或人工控制条件下促使食品中水分蒸发，使食品中的水分降低到足以防止食品腐败变质的水平。
2、食品干燥目的：延长保藏期、改善食品加工的质量、便于商品流通。
3、食品中物料中的水的分类，干燥过程中去掉水的先后，水分活度的意义，干燥过程中灵活控制微生物？1）按水分去除的难易程度分：（1）结合水（bound water)；（2 ）非结合水(unbound water)。
结合水分包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。
特点：籍化学力或物理化学力与物料相结合的，由于结合力强，除去结合水分较困难。
非结合水分包括机械地附着于固体表面的水分，如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。
特点：物料中非结合水分与物料的结合力弱，其蒸汽压与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同，干燥过程中除去非结合水分较容易。
2）按物料与水分的结合方式分：（1）化学结合水；（2）物理化学结合水；（3）机械结合水。
在干燥过程中，首先除去的是机械结合水，然后是部分结合力较弱的物理化学结合水，最后是结合力较强的物理化学结合水。
水分活度（Aw）是指食品表面水分的蒸汽压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比。
反映了食品中水分的热力学状态，标志在干燥食品中水分的发挥性的大小。
水分活性aw可以影响微生物的芽孢发芽时间(或滞后期)、生长速率、产毒素、细胞大小及死亡率。
根据水分活性，可将食品分为：①高湿食品：0.85 ＜aw ＜ 1.0；②中湿食品：0.6 ＜aw ＜0.85；③低湿食品：aw ＜0.6。
在食品干藏过程中如何控制微生物 1.食品干燥前控制微生物的数量和品种；2.降低食品的水分活度；3.食品的包装；4.食品的贮藏条件（温度、湿度等）4、食品介质中，干燥介质参数，无聊中水活度与介质中水分的关系，区分平衡水分、化学结合水和机械结合水？干燥介质的特性：湿空气是干空气和水汽的混合物。
食品工程食品化学重点章节及题型(干燥)
重点章节—干燥（主要考察题型）一.填空题1.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。
传质过程2.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________;当φ=0时。
表示该空气为___________。
小；绝干空气4.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：_________________均恒定。
干燥介质（热空气）的温度、湿度、速度以及与物料接触的方式。
5.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；首先除去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。
自由水分；非结合水分；平衡水分7.作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_________________________________。
降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓）8.当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对温度愈_______，表明空气的吸湿能力愈__________，所以湿空气在进入干燥器之____________都要经______________。
低、强、前、预热器预热9.在等速干燥阶段，干燥速率____________，物料表面始终保持被润湿，物料表面的温度等于________________，而在干燥的降速阶段物料的温度_________________。
最大(恒定)、热空气的湿球温度，上升(接近空气的温度)10.固体物料的干燥是属于______________过程，干燥过程得以进行的条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力____________________________。
传热和传质，大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压11.固体物料的干燥，一般分为_________________两个阶段。
恒速和降速12.在对流干燥器中最常用的干燥介质是_______________，它既是__________又是______。
第八章第八章干燥干燥
• 用吸湿性物料如石灰、无水氯化钙等吸收 水分。因这种方法费用高，操作麻烦，故 只适用于小批量固体物料的去湿，或用于 除去气体中的水分。
8.2.2 Heat Dehydration and Drying Definition
• By means of heating, the solvent is evaporated from the materials ,and the vapor is expelled in time.
p sw > p mw
第二节 湿空气热力学 Psychrometrics
Contents: State Parameters of Airwater vapor Mixture Psychrometric Chart Go forward
内蒙古农业大学食品科学与工程系《食品工程原理》课程讲稿，第七章 干燥 02-11-21
第二节
湿空气热力学 Psychrometrics
内容：湿空气的性质，湿度图（Properties of Air-water vapor mixture, Psychrometric chart） 8— 4 湿空气的性质 Properties of Air-Water Vapor Mixture 湿空气是干空气和水气的混合物。在对流干燥过程 中 ， 最 常 用 的 干 燥 介 质 （ Drying Medium） 是 湿 空 气 ， 将 湿空气预热成热空气后与湿物料进行热量与质量交换， 可 见 湿 空 气 既 是 载 热 体 （ Heat Carrier） ，也是载湿体 （ Moisture Carrier） 。在 干 燥 过 程 中 ， 湿 空 气 的 水 气 含 量 、温 度 及 焓 等 性 质 都 会 发 生 变 化 。所 以 ，在 研 究 干 燥 的 过程之前，首先要了解表示湿空气性质或状态的参数， 如 温 度 ，相 对 湿 度 、干 球 湿 度 、露 点 、湿 球 温 度 、比 容（ 湿 容积） 、比热、焓及绝热饱和温度等的物理意义及相互间 的关系。
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。
食品工程原理笔记
第一章绪论1 食品加工过程及单元操作食品工业：利用物理和化学方法将自然界的食品原料加工成各类食品的工业。
食品生产包括：(1) 化学反应过程：如食品风味的形成(2) 物理加工过程不同食品的生产过程使用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本物理操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化、萃取、吸附、干燥等。
组成食品生产工艺的基本的物理过程称为单元操作。
单元操作的应用及特点若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。
均为物理性操作，只改变物料的状态或其物理性质，不改变其化学性质。
同一食品生产过程中可能会包含多个相同的单元操作。
单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同，进行该操作的设备也可以通用。
单元操作的分类单元操作按其理论基础可分为下列三类：（1）流体流动过程（fluid flow process）:包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。
（2）传热过程（heat transfer process）:包括热交换、蒸发等。
（3）传质过程（mass transfer process）:包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。
上述三个过程包含了三种理论，我们称之为“三传理论”。
三传理论动量传递(momentum transfer)：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。
凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，到可以用动量传递的理论去研究。
热量传递(heat transfer)：物质被加热或冷却的过程称为传热过程。
凡是遵循传热基本规律的单元操作，都可以用热量传递的理论去研究。
质量传递(mass transfer):两相间物质的传递过程即为质量传递。
凡是遵循传质基本规律的单元操作，可以用质量传递的理论去研究。
单元操作与三传的关系“三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论”的具体应用。
同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础。
食品化学食品干藏原理
下列不同脱水干制时间下的糖分损失率（%）
8小时
16小时
32小时
60
0．6
0．8
1．0
85
8．7
12．2
14．9
（2）脱水干制对食品色素的影响
（3）干制时食品风味的变化
鲜乳和乳粉配制的乳中挥发硫放出量
乳类
加热处理时间（小时）
第公斤乳固形物中挥发硫放出量（毫克）
60℃
70℃
鲜乳
1/2
0．01
导湿温性引起水分转移的流量将和温度梯度成正比。
它的流量可通过下式计算求得：
i温= -K γ0δ（T/ n）
i温—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/kg干物质·米2 ·小时）
K——导湿系数（米2 ·小时）
γ0——单位潮湿物料容积内绝对干物质重量（kg干物质/米2）
δ ——湿物料的导湿温系数（1/℃，或kg/kg干物质×℃）
优点：操作简便；制品较干，易于保藏；无需特别当心；营养成分流失少（肉腌制时蛋白质流失量为(0.3-0.5%)。
缺点：腌制不均匀、失重大、味太咸、色泽较差，若加用硝酸钠，色泽可以好转。
2、湿腌法
湿腌法即盐水腌制法，就是在容器内将食品浸没在预先配制好的食盐溶液内，并通过扩散和水分转移，让腌制剂渗入食品内部，并获得比较均匀的分布，直至它的浓度最后和盐液浓度相同的腌制方法。
一氧化氮肌红蛋白一氧化氮高铁肌红蛋白
（2）NOMMb ——→ NOMb
一氧化氮高铁肌红蛋白一氧化氮肌红蛋白
（2）NOMb +热+烟熏——→ NO—血色原
一氧化氮肌红蛋白一氧化氮亚铁血色原
（稳定粉红色）
四、腌制质量
食品工程原理——干燥共93页文档
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
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——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。
食品工程原理9-8——卡片3
9.4喷雾干燥（可引导学生阅读自学）喷雾干燥（spray drying）是采用雾化器将原料液分散成雾滴，与干燥介质接触，使水分迅速蒸发的干燥方法。
雾化后的物料具有很大的比表面积，传热快，使得水分可以在很短的时间内汽化，物料在使用较高温度操作时也没有受到热破坏。
干燥成品根据需要可制成粉状、粒状、空心球或微胶囊等。
喷雾干燥的干燥速率高，干燥时间短，干燥终了产品温升不高，产品质量好，工艺过程简单，在干燥塔内可直接将溶液制成粉末，控制方便，易实现自动化，在食品干燥中占有重要地位。
喷雾干燥主要用于干燥乳品、蛋制品、酵母、果蔬粉、速溶饮料以及香料、生物药品、染料等。
喷雾干燥的缺点是热效率低，设备较庞大，分离一般需要两级除尘。
喷雾干燥的典型流程，包括空气加热系统、供料系统、干燥系统、气固分离系统以及控制系统。
关于雾化器的结构、喷雾干燥的传热传质计算等内容布置给学生自学，课程至此已经使得学生完全有能力自学，如果需要讲，也可以让学生自己来讲。
将课堂交给学生，可以作为创造教育的一种尝试。
学生才不会养成等、靠、要的习惯思维。
9.5冷冻干燥（可引导学生阅读自学）冷冻干燥（freeze drying）是将物料降温冻结，然后在真空条件下使物料中的水分由冰直接升华为水蒸气被排除，从而达到干燥的目的，又称真空冷冻干燥，简称冻干。
冷冻干燥的特点：①热敏成分不被破坏，营养成分和风味损失很少。
②制品能够保持原有的结构形状。
冻干产品疏松多孔，具有良好的速溶性和复水性。
③冻干产品脱水比较彻底，重量轻，若以真空或充氮等特殊包装，可在常温下贮存3-5年。
④初次投入高，干燥周期长，冻干产品成本较高。
多应用于热敏性和附加值高的食品干燥。
冻干包含以下过程：（1）物料的预处理；（2）物料冻结过程；（3）升华干燥；（4）解吸干燥（用30-60℃的温度去除剩余的10％-30％的未冻结的结合水）升华干燥过程：加热供冰的升华热。
加热方式采用搁板传导或辐射加热。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
由于p s p v 一定时，相对湿度φ随温度升高而减小。
▲(3)湿度(湿含量,湿度比或绝对湿度).(H ).(kg v /kg d )—单位质量干空气中所含水蒸气的质量湿空气中水蒸气的质量与干空气质量之比湿空气饱和时的湿度(H s相对湿度：可以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，φ值与越小，则吸湿能力越大。
绝对湿度：是湿空气含水量的绝对值，不能用于分辨湿空气的吸湿能力。
▲8.湿空气的比热(C H ) —在常压下，将湿空气中1kg 绝干空气及相应Ｈkg 水汽的温度升高（或降低）1o C 所需要吸收（或放出）的热量，称为比热，又称为 湿热 说明：湿空气的比热只是湿度的函数。
湿空气的比容(V H ) — 以1kg 干空气作基准的是空气的体积，即在湿空气中，1kg 绝干气体积和相应的Hkg 水气体积之和，亦称湿容积。
▲9.湿空气的温度(1)干球温度：用一般温度计直接测得的湿空气的温度，称为湿空气的干球温度，它就是湿空气的真实温度T 。
(2)湿球温度：普通温度计的感温部分包以常湿纱布，置于湿空气中达稳定后，此温度计显示的温度称为湿空气的湿球温度，用符号T w 表示。
不饱和空气的湿球温度T w 低于干球温度T 。
▲原理 [简答](3)露点(符号T d )：保持湿空气的压力和湿含量不变而使其冷却，达饱和状态时的温度，称湿空气的露点温度。
露点是湿空气开始凝结的临界温度。
绝热饱和温度(T as )绝热饱和方程H c H 88.101.1+=绝热饱和温度是表明湿空气绝热冷却所能达到的极限温度。
10.干燥静力学(1)水分蒸发量和产品量对上图所示的干燥过程作总物料衡算： 对绝干物料作物料衡算：水分蒸发量：(2)干空气消耗量L对进出干燥器的水分作衡算：则如果新鲜空气进入干燥器前先通过预热器加热，由于加热前后空气的湿度不变，以H 0表示燥过程所经历的途径无关 湿空气的消耗量为：W m m +=21()()221111w m w m m s -=-=Wx x m H H L s =-=-)()(2112)1()1(01H L H L L +=+='干燥系统的热量衡算▲(1)耗热量① 预热器的热量衡算：若忽略预热器的热损失，以1s 为基准，则有 ② 干燥器的热量衡算： ③ 干燥系统消耗的总热量：湿物料的焓：向系统输入的热量用于：加热空气、加物料、蒸发水分、热损失等四个方面。
▲(2)干燥系统的热效率△V h —水的汽化热（J/kg），可取热空气11.干燥动力学干燥机理—当固体物料的含水量超过其平衡含水量时与干燥介质接触，虽在开始时水分均匀地分布在物料中，但由于湿物料表面水分的汽化，遂形成物料内部与表面的湿度差，由于物料内部的水分借扩散作用向表面移动而在表面汽化，汽化的水分被介质及时带走，从而达到使固体物料干燥的目的。
▲(1)干燥速率式—单位时间内在单位面积上除去的汽化水分量，用符号u 表示，单位为kg w /(m 2·s)，常采用kg w /(m 2·h) )(0110h h L Q Lh Q Lh p p -==+LD L D Q h h m h h L Q Q h m Lh Q h m Lh +-+-=++=++)''()(''12212222121LDp Q h h m h h L Q Q Q +-+-=+=)''()(12202θθθ)('w s w s Wc c Wc c h +=+=11220211220212202)()()()()''()(θθθθθθw L s w L s s LD p Wc Q c m h h L Wc Q c c m h h L Q h h m h h L Q Q Q -+-+-=-+-+-=+-+-=+=▲干燥速率曲线——表示物料干燥速率u 与物料含水量x 关系的曲线，称为干燥速率曲线。
干燥速率曲线主要以C 点为界分为两部分。
BC 段，干燥速率保持u 0不变，称为恒速干燥阶段。
CE 段，随着干燥进行即x 的降低，干燥速率u 不断下降，知道x 降至平衡含水量x e 时，干燥速率为零，此段成为降速干燥阶段。
恒速干燥阶段：在此阶段，整个物料表面都有充分的非结合水分，物料表面的蒸汽压与同温度下水的蒸汽压相同。
所以在恒定干燥条件下，物料表面与空气间的传热和传质过程与测定湿球温度的情况类似。
此时物料内部水分扩散速率大于表面水分汽化速率，故属于表面汽化控制阶段。
空气传给物料的热量等于水分汽化所需的热量，物料表面的温度始终保持为空气的湿球温度。
该阶段干燥速率的大小，主要取决于空气的性质，而与湿物料性质关系很小。
由于此阶段热空气对物料的对流传热量等于物料水分汽化吸热，可有：干燥临界点：由恒速干燥阶段到降速干燥阶段的转折点C ，成为干燥过程的临界点。
干燥速率的转折标志干燥机理的转折，临界点是干燥由表面汽化控制到内部扩散控制的转折点，是物料由去除非结合水到去除结合水的转折点。
物料干燥达临界点C 时的物料含水量x c ，成为临界含水量。
临界含水量x c 不仅因物料性质不同而异，也因外界干燥条件有关。
同一物料，如干燥速率加快，则x c 增大。
在一定干燥速率下，料层愈厚，xc 愈大。
干燥时翻动物料，会使xc 降低。
降速干燥阶段：当物料含水量降至临界含水量X c 以后，干燥速率随含水量减少而降低。
这是由于水分由物料内部向物料表面迁移的速率低于湿物料表面水分气化的速率，在物料表面出现干燥区域，表温逐渐升高，随着干燥的进行，干燥区域逐渐增大，而干燥速率的计算是以总表面积为基准的，所以干燥速率下降。
此为速降干燥阶段的第一部分，称为不饱和表面干燥。
最后物料表面的水分完全气化，水分的汽化面由物料表面移向内部。
随着干燥的进行，水分的气化面继续内移，直至物料的含水量降至平衡含水量x e 时，干燥停止。
在降速阶段，干燥速率主要取决于水分在物料内部的迁移速率，这时外界空气条件不是影响▲(2)干燥时间 恒速干燥阶段的干燥时间t 1降速干燥阶段的干燥时间t 2干燥速率曲线中，连接CE 段成直线，即干燥速率与物料中的自由水分含量(x-x e )成正比12.干燥设备▲喷雾干燥—用雾化器将料液分散成雾滴，与热空气等干燥介质直接接触，使水分迅速蒸发的干燥方法。
▲喷雾干燥流程料液由料液槽，经过滤器2由料泵3送到雾化器8，被分散成无数细小雾滴。
作为干燥介质的空气经空气过滤器4由风机5经加热器6加热，送到干燥塔10内。
热空气经过空气分布器7，均匀地与雾化器喷出的雾滴相遇，经过热、质交换，雾滴迅速被干燥成产品进入塔底。
已被降温增湿的空气经旋风分离器9等回收夹带的细微产品粒子后，由排风机排入大气中。
冷冻干燥冷冻干燥又称冷冻升华干燥或真空冷冻干燥，简称冻干。
它是将湿物料降温冻结，然后在真空条件下使物料中的水分由固态冰直接升华为水蒸气而排除，达到脱水干燥的目的。
冻干制品具有优异的特性。
可用于生物标本的制作，以及生物制品和药品的干燥。
冷冻干燥过程：物料的预冻升华干燥解吸干燥。