《食品干燥原理》
食品真空干燥的原理
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。
《食品干燥原理》课件
去除水分后，食品变得更轻便，易于储存和携带。
3 保持食物口感
干燥保持了食物的形状和纹理，使其口感更好。
食品干燥的挑战
1. 保持食物的营养价值：在干燥过程中，食物可能丢失部分营养成分。 2. 控制干燥过程：需要准确控制干燥温度、时间和湿度，以避免过度干
燥或不充分干燥。 3. 适应不同食材：不同食物的干燥方法和要求可能不同，需要根据具体
食材进行调整。
结论和总结
食品干燥是一种重要的食品加工技术，通过控制食物存和运输的重量。
《食品干燥原理》PPT课件
食品干燥的定义 食品干燥的常见方法 食品干燥的原理 食品干燥的应用领域 食品干燥的优点 食品干燥的挑战 结论和总结
食品干燥的定义
食品干燥是一种将食物中的水分含量降低到一定程度的过程，以达到延长食 品保质期、减轻贮存重量和改善食物口感的目的。
食品干燥的常见方法
• 太阳能干燥：利用太阳能将食品暴晒在阳光下，使水分蒸发。 • 热泵干燥：利用热泵技术将低温热能转换成高温热能，提供热风对食品进行干燥。 • 真空干燥：通过降低干燥环境的气压，以减少水分的沸点温度，使食品在低温下蒸发水分。
食品干燥的原理
食品干燥的原理是利用热能将食品中的水分转化为水蒸气，通过对食品进行加热和通风，使水分蒸发出去。
食品干燥的应用领域
食品工业
干燥水果、蔬菜、肉类等食品 的加工和保存。
药品工业
中药材的干燥、浓缩和提取。
农业领域
干燥农产品，如谷物、茶叶、 木草等。
食品干燥的优点
1 延长保质期
去除水分可阻止微生物生长，延长食品的保存时间。
食品冷冻干燥的原理
食品冷冻干燥的原理食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。
它通过将食品在低温下冷冻，然后将冷冻的食品在真空条件下加热，使水分从食品中直接转化为水蒸气，达到干燥的目的。
食品冷冻干燥的原理主要涉及到三个关键步骤：冷冻、干燥和真空。
食品冷冻干燥的第一步是冷冻。
将食品放入低温环境中，一般为零下20度至零下50度的温度范围内，使食品迅速冷却。
冷冻的目的是将食品中的水分转化为冰晶形式，从而减少食品中的水分含量。
接下来是干燥的过程。
在冷冻后，食品中的冰晶会转化为水蒸气，这个过程称为升华。
升华是物质从固态直接转化为气态的过程，跳过了液态阶段。
在冷冻食品中，通过升华过程将水分从食品中脱除，可以保持食品的营养成分和口感。
最后是真空的环境。
在干燥的过程中，为了加速水分的升华，需要在食品周围建立一个真空环境。
真空环境下的压力较低，可以降低水的沸点，使水分更容易从固态转化为气态。
同时，真空环境下还可以减少氧气的存在，防止食品氧化和变质。
食品冷冻干燥的原理，可以通过控制冷冻和干燥的时间、温度和真空度来实现。
首先，冷冻的时间和温度要根据不同食品的特性来调整，以确保食品能够充分冷冻。
然后，干燥的时间和温度也需要根据食品的特性来调整，以保持食品的质量和营养成分。
最后，真空的度数也需要根据食品的特性来选择，以保证水分充分升华。
食品冷冻干燥的原理有许多优点。
首先，由于食品在低温下进行干燥，可以大大减少食品的营养流失，保持食品的色、香、味和口感。
其次，冷冻干燥可以在食品中保留多种活性成分，如维生素和酶等，有助于提高食品的保健功能。
此外，冷冻干燥后的食品体积轻巧，易于储存和运输，延长了食品的保质期。
然而，食品冷冻干燥也存在一些局限性。
首先，冷冻干燥的过程时间较长，会增加生产成本。
其次，由于需要建立真空环境，设备成本也较高。
此外，某些食品在冷冻干燥过程中可能会发生结构变化，影响食品的口感。
总结起来，食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。
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。
食品干燥技术-干燥原理-2
本
原 理
3．食品的干燥过程-干燥动力学
3.1．干燥动力学曲线-干燥速率曲线-降速阶段
第 二 章 干 燥 基
N C B A
临界点：C点，该点的干燥速率等于等速阶段的 速率。 临界含水量： Xc越大，则会过早的转入降速干 燥阶段，使在相同的干燥任务下所需的干燥时间 加长。临界含水量与物料的性质、厚度、干燥速
其中，dp：颗粒直径，u0：颗粒沉降速度，νa：空气的运动黏 度（m2/s ），ka：空气的热导率。 ： 流化干燥： h 0.004 k a dp
d pua a
1.5
3．食品的干燥过程-干燥动力学
3.3 干燥动力学方程
第
二 章 干 燥 基 本 原 理
3.3.2 降速速干燥阶段
对于降速阶段，由于干燥速率曲线的形状无法确定，不知道干燥速率 与湿含量之间的函数关系，无法通过上式求出降速阶段的干燥时间。 对于实验测定结果，通常是通过以下两种近似方法求取。 （1）线性近似法：尽管不同物料以及干燥条件下的干燥速率曲线可能
各不相同，但是经长期观察人们发现，许多情况下干燥速率与湿含量之
本
原 理
3．食品的干燥过程-干燥动力学
3.1．干燥动力学曲线-干燥速率曲线-恒速阶段
第 二 章 干 燥 基
N C B A
恒速干燥阶段的特点：
除去的水分是非结合水； 属于表面汽化控制阶段；
N0 D
E Xe X2 Xc X1 X
物料表面的温度始终保持为空气的湿球温度； 干燥速率的大小，主要取决于空气的性质，而 与湿物料的性质关系很小。-外部控制阶段
间有近似的直线关系（分段），这时可以假设：N=aM+b，则：
t
食品干燥原理
G1
D Pi Ps XRT
干燥表面至冷阱表面 的摩尔质量扩散方程：
G2
m
RT
Ps Pa
共晶点、共溶点、 塌陷温度与玻璃化温度
W1 a1 A b1
W2 a2
C B D
b2
H
B
E
We
冻干食品的特点
优质：基本保持食品原有的色、香、味、形，维生素 和蛋 白质等营养物质损失少。
1 M W 2 m1 m2 1 M W 1
MW1 MW 2 MW1 MW 2 ms m1 m2 m1 m2 1 MW 2 1 MW1
干燥计算 ——质量衡算
注意：将湿空气参数与物料变量结合起 来，在它们之间进行着传热与传质。
ms md M d 1 M d 2 Ld 2 d1
物料中的水分在向外迁移时，什么时候以气态 为主，什么时候以液态为主？
为什么干燥完成后，还要冷却？
冬天结冰衣服风干？
冷冻干燥原理
真空冷冻干燥 1、增加压差 2、减少阻力
温度 ℃ 10 0 -10 -20 -30 -40 -50
升华/汽化热 kJ/kg 2477.1 2500.8/2835 2836.5 2838.0 2838.7 2838.6 2837.8
湿球温度是绝热饱和温度，露点温度是 等湿饱和温度。
12-3 湿物料的性质
水分性质
组织结构束缚 分子间力的束缚 自由水
物理化学结合水
化学结合水
湿物料的含水量
干基水分 湿基水分
ms Md md
MW
水分活度
p a ps
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。
食品真空干燥的原理
食品真空干燥的原理食品真空干燥是一种通过在低压环境下蒸发水分，使食品中的水分迅速蒸发，从而实现干燥的食品加工方法。
其原理主要包括物理原理和化学原理。
物理原理方面，真空干燥主要利用低温低压条件下水的汽化特性来实现食品的干燥。
在低压环境下，水的沸点降低，蒸发速度加快。
同时，真空状态下，水分子的蒸发速度增大，表面张力降低，加速了水分子从食品中脱离的过程。
由于低温低压条件下水的蒸汽压低于食品的水分压强，使得水分子从食品中蒸发出来，从而实现食品的干燥。
化学原理方面，真空干燥过程中，食品中的水分子由于低温与低压的作用，分子间的相互作用力减小，进一步增加了水分子的脱离率。
此外，在干燥的过程中，真空蒸发还能减少氧气对食品中的营养成分的氧化作用，从而保留更多的食品营养成分。
具体而言，食品真空干燥的过程可以分为预冷、冷冻、真空干燥和解冻几个步骤。
首先，预冷。
将食品放置在真空密封容器中，通过冷却介质的传热作用，使食品的温度逐渐降低。
预冷的主要目的是减少真空干燥过程中食品的温度升高，避免食品的结构破坏、脱水不均匀等问题。
接下来是冷冻步骤。
将预冷好的食品放入低温冷冻室中，使得食品的温度快速降低，从而形成冷冻状态。
冷冻可以减慢食品中水分的扩散速度，防止食品外层水分被蒸发过多。
然后是真空干燥步骤。
在设备中建立一定的真空度，通过设备内外的压差，使食品中的水分子从高压处向低压处蒸发。
在这个过程中，设备会抽取食品中的水分，并将其转化为蒸汽，从而迅速实现食品的干燥。
最后是解冻步骤。
将真空干燥结束后的食品从低温环境中取出，使其逐渐回到常温状态。
解冻步骤的目的是恢复食品的冻结结构，防止干燥过程中食品的变形、变质等现象。
需要注意的是，在整个真空干燥过程中，需要严格控制干燥的温度和时间。
过高的温度和时间会导致食品的热敏感性成分损失、质地变硬等问题，而过低的温度和时间又容易导致脱水不充分、干燥不均匀等问题。
食品真空干燥有许多优点。
首先，它可以在较低的温度下进行干燥，避免了高温烘干过程中的营养成分损失。
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干球温度、湿球温度、露点温度
8
12－2 焓湿图
9
10
两种图的关系
12
前次课堂内容的简单回顾
湿空气＝干空气+水蒸气
湿空气的湿含量d、热含量h、比热容cp、 比体积vH是以含1kg干空气的湿空气所具 有的量。
湿球温度是绝热饱和温度，露点温度是 等湿饱和温度。
14
12-3 湿物料的性质
AdT dx
热风干燥和辐射干燥 接触干燥和微波干燥
30
表面汽化控制和内部扩散控制
表面汽化控制：
粉末食品，结构疏松 食品，干燥初始阶段
内部扩散控制：
大块状食品，结构致 密食品，干燥后期阶 段，易形成致密膜食 品，畜肉制品等
31
干燥过程
预热阶段 等速干燥阶段 降速干燥阶段 缓苏阶段 冷却阶段
解：1)将实验曲线图(a)转换成图(b)。 2)从例题附图(b)可知，降速干燥阶段存在两
个阶段，即第一降速阶段和第二降速阶段。因此，应 采用式(12-48)计算所用时间。
35
3)由已知条件确定公式中各参数
Md0
85.4 5.85 10085.4
13
Md
1
001
0.1 3
4
9
4)由图确定公式中各参数
24
干燥器热效率、干燥效率和蒸发效率
热效率
h
T1T2 T1T0
10% 0
蒸发效率
e
T1T2 T1Ts
10% 0
干燥效率
D L H m T c s1 L V T 2 L 1 .0 1 0 m .9 sL V d 3 T 1 T 2 1% 0 25 0
空气的温度为30℃，露点温度为12℃，问： 1）当冷却到16℃时，相对湿度为多少？ 2） 有600m3的空气，当温度从30℃冷却到2℃ 时，能失去多少kg水？
例题-1
26
温度为16℃，相对湿度为65％的空气被加热 到38℃，通过食品料层后排出的废气相对湿 度为90％，求1）每kg空气需要多少热量？2) 每kg空气去掉多少食品中的水分？
例题-2
27
要在10小时内将42000kg含水率为24％的 物料干燥至15.5％，如果干燥空气从温度为 5℃，相对湿度为60％的环境状态下加热至 43℃，试确定风机的风量（m3/h）。假定 从该物料中排出的废气相对湿度为98％， 问需要多大的加热器(kJ/h)？
20
干燥计算 ——质量衡算
注意：将湿空气参数与物料变量结合起 来，在它们之间进行着传热与传质。
m s m d M d 1 M d 2 L d 2 d 1
Lm dM d1M d2 m s
d2d1
d2d1
l L 1 ms d2 d1
21
干燥计算 ——热量衡算
Q 0 L 0 h L 2 h Q L
15
水分性质
组织结构束缚 分子间力的束缚 自由水 物理化学结合水 化学结合水
16
湿物料的含水量
干基水分
Md
ms md
湿基水分
MW
ms md ms
水分活度 a p ps
17
平衡水分 Me
18
12-4 常压热风干燥
L,T1,d1,Φ1,h1
Θ1,MW1,m1
L,T0,d0,Φ0,h0
32
等速干燥计算
tc
Md0 Mdc Rc
RcddM dtcTV L TdM
1.430L05 .8
24 .1L0.37
33
tM d0 R cM d cM dR c cM d 1ln M M d d cM M d d 1 1
降速干燥
34
例题
用10％蔗糖溶液处理过的苹果片的干燥实验曲线，实 验条件是：空气平行流过苹果片，流速3.65m/s。干 燥开始40min，所用空气的干球温度76.7℃，湿球温 度37.8℃。之后，所用空气的干球温度71.1℃，湿球 温度43.3℃。苹果片初始湿基水分为85.4%，堆放厚 度0.0127m，求干燥至湿基水分13％时所用的时间。
Md c 2.5
Mdc1 1.0
Rc 0.165
Md1 0.35
Md2 0.10
tM d0R cM dc M dR c cM d1l nM M d d1c c M M d d 1 1 M dR c cM d1•M M d d2 1c M M d d1 2l nM M d d1c M M d d 2 2 36
例题-3
28
解题步骤分析
m s m 1 m 2 m 1 M 1 W 1 M M W 2 W 2 m 2 M 1 W 1 M M W 1 W 2
md2d1
L ms
m
或者 VLv
hh2h0
QLh
29
12-5 干燥理论
物料干燥过程的推动力和阻力
dmw dt
kwAddMxw
dmT dt
kT
h0
Q0 h1
h2
QL
Q 0 L h 2 h 0 Q L
22
q0Q m0 s lh2h0qL
q L lh 1 h 2
q 0 lh 1 h 0
23
热损失分析
废气带走热量； 物料带走热量； 从干燥器表面散失的热量； 干燥器内设施加热的热量；
什么情况下h1＝h2？什么情况下h2>h1？
3
绝对湿度和相对湿度
pvV
Gv Mv
RT
v
pv RvT
v pv s ps
s
ps RvT
4
湿含量
d v a
Ra pv Rv pa
0 . 622
pv
P pv
5
比热容和比体积
cH ca cvd 1.01.93d
vH
V ma
R aT
P pv
6
热含量
hcaTdLvcvT 1.01.9d3T25d00
Θ2,MW2,m2
L,T2,d2,Φ2,h2
19
干燥计算 ——质量衡算
已知：干制产品量；产品含水量；湿物料含水量。
求解：水分蒸发量；所需要的空气量；所需要的热 量；湿物料添加量;风机功率等。
m d m 1 1 M W 1 m 2 1 M W 2
m1m211M MW W12
m s m 1 m 2 m 1 M 1 W 1 M M W 2 W 2 m 2 M 1 W 1 M M W 1 W 2
第12章 食品干燥原理
1
本章的学习目的与要求
能够完成食品干燥最佳工艺优化工作； 掌握湿空气的热力学性质，熟练使用焓
湿图； 掌握食品材料的水分性质，能够设计计
算干燥设备； 了解食品真空冷冻干
绝对湿度和相对湿度 湿含量 湿空气的比热容和比体积 湿空气的热含量 干球温度、湿球温度和露点温度