食品科学概论 第四章 食品工程原理

和生成蒸汽的不断排除。
精
品
课
程
工业上的蒸发操作经常在减压下进行，这种操作称为
真空蒸发。真空蒸发有以下几个特点：①减压下溶液的沸
食
品 点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽
科 或废蒸汽作为热源。②溶液的沸点随所处的压强减少而降
学
概 低，故对相同压强的加热蒸汽而言，当溶液处于减压时可
论 以提高总传热温差，但与此同时，溶液的粘度加大，所以
科
学 在的过程，伴随着传热(物料对热量的吸收)、传质(水分
概
论 在物料中的迁移)，物料达到干燥的目的。热量和质量
是通过物料内部和外部传递来实现的。
精
品
课
二、干燥过程中食品物料的主要变化
程
干缩
食
物理状态的变化
品
任何脱水过程几乎都造成物料的收缩现象。物料干缩
科
学 的程度及均匀性对其复水性有很大的影响，干缩程度小、
辐射。
精 品 课 程
食 品 科 学 概 论
精 品 课 程
食 品 科 学 概 论
精
品
第二节 食品的干燥原理
课
程
一、 食品干燥基本概念和理论
食
食品湿物料的形态和物理性质
品
科
湿物料按其外观形态的不同分为下面几种：散粒体、
学 概
晶体、块状、片状、条状、粉末状、膏糊状、液态。
论
湿物料按其物理化学性质的不同可分为两大类：液
精
品
第三节 食品的浓缩原理
课
程
一、蒸发
食
品
蒸发是食品工业中应用最为广泛的浓缩方法之一。
科
蒸发是利用溶质和溶剂挥发度的差异，通过加入热能的
学
概
方法使溶剂汽化，而溶质不挥发，从而达到分离的目的。
论
使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从
而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发，所采用 的设备称为蒸发器。蒸发的必要条件为热能的不断供给
➢ 食品色泽的改变: 由于高温作用，在物料干燥过程中， 食品原有的色泽发生变化。碳水化合物参与的酶促褐变与 非酶促褐变反应是干制食品变成黄色、褐色或黑色的主要 原因。温度越高，处理时间越长，色素变化量越多。
精
品
三、食品干燥方法
课
程 •对流干燥：又称热风干燥，热量以对流的方式传递给湿
物料，使食品材料中的水分汽化，达到干燥的目的。
概 收缩均匀的物料复水性较好，反之较差。
论
食品物料在干燥过程中，除发生永久性的收缩变形外，
还会出现组织干裂或破碎等现象。另外，在食品不同部位
所产生的不等收缩又往往会造成物料奇形怪状的翘曲。
精
品 表面硬化
课
程
干燥过程中造成物料表面硬化的原因主要有：一是
食品干燥过程中，物料内部的溶质随水分向物料表面的
总传热系数下降。③真空蒸发系统要求有造成减压的装置，
使系统的投资费用和操作费用提高。
精
品
课
二、结晶
程
食
结晶是从液相或气相生成形状一定、分子(或原子、离
食 不断移动；二是由于干燥初期，食品物料与介质间温差
品 科
和湿度差过大，致使物料表面温度急骤升高，水分蒸发
学 过于强烈，而使物料表面迅速达到绝干状态，形成一层
概 干燥的薄膜，造成物料表面的硬化。
论
物料内部多孔性的形成
物料内部多孔的产生是由于物料中的水分在干燥进程
中被去除，原来被水分所占据的空间由空气填充而成为空
课
程
一、传热的基本概念和原理
食
品
热量的传递源自文库由于物体或系统内不同部分之间存在温
科 度差而引起的。根据传热机理的不同，传热有三种基本
学
概 方式：热传导、对流传热、辐射传热。
论
热传导:又称导热，可以通过固体、液体和气体进行。
当物体存在温度差时，通过物质的分子、原子和电子的
振动、位移和相互碰撞发生能量的传递，这种传递称为
食
品 •接触干燥：被干燥物料与加热面处于密切接触状态，蒸 科 发水分的能量来自传导方式进行的干燥
学
概 •冷冻干燥：是一种特殊形式的真空干燥方法。物料水分 论 则是在固态下即从冰晶体直接升华成水蒸气，因此冷冻干
燥又称为升华干燥。
•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，使内部的水 分汽化，达到干燥的目的。
穴，干制品组织内部就形成一定的孔隙而具有多孔性。
精
品
化学性质的变化
课
程 ➢ 蛋白质的变化: 通常食品物料较长时间暴露在71℃以
上的热空气中，对蛋白质有一定破坏作用。
食
品 ➢ 脂肪的变化: 脱水过程中，食品(特别是含油脂食品) 科 物料中的油脂极易发生氧化，干燥温度升高，脂肪氧化严
学 重。
概
论 ➢ 维生素的变化: 高温对食品物料中的维生素均有不同 程度的破坏。
食
品
工
第四章 食品工程原理
程
与 营
第一节 食品的热加工原理
养 科
第二节 食品的干燥原理
学 学
第三节 食品的浓缩原理
院
第四节 食品的分离原理
<<
第五节 食品的粉碎与筛分原理
食
品
第六节 食品的搅拌混合、均质和乳化原理
科
学
第七节 食品的冷冻原理
概
论
第八节 食品的膜分离原理
>>
精
品
第一节 食品的热加工原理
概
论
由于物料表面的水蒸气分压与介质的水蒸气分压的压
差作用，使两相之间的水分不断地进行传递，经过一段时
间后，物料表面的水蒸气分压与空气中的水蒸气分压将会
相等，物料与空气之间的水分达到动态平衡，此时物料中
所含的水分为该介质条件下物料的平衡水分。
精 品 课
程 干燥过程中的传热与传质
食
品
食品物料的干燥过程是热量传递和质量传递同时存
态和湿固态。液态物料包括溶液、胶体溶液和非均相的
液态物料，其主要特征是具有流动性。固态湿物料是最
常见的食品物料，它包括晶体、胶体和生物组织体。
精
品
课
食品湿物料中水分存在的形式和表示法
程
食品水分又称为食品含水率，水分含量的表示有干
食
品 基水分和湿基水分两种。
科
学
湿物料中水分的活度
概
论
湿物料中水分的活度对干燥速率有决定性作用，是
热传导。
精
品
课 程
对流传热:是不同温度的流体因搅拌、流动引起的流
体质点宏观位移导致的传热过程。流体流过与流体平均温
食
品 度不同的固体壁面时的热交换过程在工程上称为对流传热。
科
学
概
辐射传热:物体以发射电磁波形式传递能量的过程称
论 为辐射，被传递的能量称为辐射能。物体可由不同的原因
产生电磁波，其中因热的原因引起的电磁波辐射，即为热
湿物料干燥的重要因素。水分活度(Aw)是指物料表面水
分的蒸汽压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比。
精
品 干燥介质的特性
课 程
在食品干燥生产中，从湿物料中除去水分通常采用热
空气为干燥介质，干燥过程中热空气既是载热体，又是载
食 湿体。湿空气中的水蒸气量不断发生变化，而绝干空气的
品
科 质量恒定。
学 食品物料与干燥介质间的平衡关系