10.食 品 工 程 原 理 课 件： 第九章 食品干燥原理

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第九章

食品干燥原理教学内容与要求

1、食品干燥加工中条件优化的工作内容；2、掌握湿空气的性质和食品中水分性质；

3、熟悉影响干燥的主要因素；4、掌握干燥特征及变化规律，干燥曲线、 干燥速率曲线的基本形状和意义； 5、了解常见的干燥方法及原理

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一、概

述

目的：保藏性能、运输性能、加工性能。去湿：用各种方法去除食品原料、半成品、成品 中绝大部分水分的操作( dehumidification ) 去湿方法：机械法、理化法、热能法。 广义干燥：将物料中水分汽化排除的操作

狭义干燥：将固体中水分汽化排除的操作应用：

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干燥方法分类：按干燥介质的压力状况分为真空、常压干燥；

按干燥介质性质分为气流干燥、传导干燥、辐射干燥 特殊干燥法——冷冻干燥(真空冷冻干燥、冷冻

升华干燥)、喷雾干燥。干燥过程中既有热量传递又有质量传递 食品工业中最具规模化应用的是气流干燥

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二、干 燥 理 论 基 础

1、湿空气的性质湿物料 干热空气 a. 湿度 humidity H 水分蒸发 湿空气

定义为单位质量干空气所携带的水蒸气质量

M V nV H 干空气质量 M a na水蒸气质量

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M V pV pV H 0.622 M a p pV p pVb. 相对湿度 relative humidity

9-1

j

定义为湿空气中水蒸气分压与同条件下饱和水 蒸气压之比。

pV j ps

9-2

RH的意义：越小越容纳多的水蒸气，反之无能 力容纳湿空气。 RH大的气体不能作干燥介质。

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当空气饱和时，j = 1 ,则有

ps H s 0.622 p psc. 焓 I

I 1.01 1.88 H T 2490H

d. 干球温度 t 和湿球温度 t w

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湿球温度形成原理：当湿球置于未饱和空气中时水分蒸发，汽化过程要吸收热量，故使水温下降

此时外界热量因温度差的存在，必向湿球(水中)转移。如果外界传给水的热量小于汽化吸热，则 水温继续下降。当达到一定的温度差后，外界热 量补偿能力增加到足以与汽化吸收热量平衡时， 水温将不再发生变化，则此时水温即湿球温度计

显示的温度 。

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湿球温度的意义：

⑴、表示了物料处在水分大量蒸发时物料的温度⑵、可用于计算湿空气的湿度

⑶、可据此判断空气的湿度当加热温度为 205℃时，大量外逸湿空气的 温度为110℃,若此时湿球温度为75℃,则物料 的温度必不超过75℃。

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t tw A H s H A——湿球温度下水、空气体系的潜热计算值,其值为 rt w / 1.09。

Hs——湿球温度下空气的饱和湿度

rtw H s H 9-3 tw t 1.09e. 露点 t d

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例 9-1 总压为1.013×105 Pa下的空气温度t =30℃,湿度H=0.024,求 t d 和 t w

解：由9-1式得水蒸气分压

Hp 0.024 1.013 10 pV 3763.5( Pa) 0.622 H 0.622 0.

0245

露点时即饱和状态，故令 PV = PS 查P627表5得 此时该压强在3500~4000Pa,每增加100Pa温度 上升0.52℃,现上升 263.5 Pa,故上升了1.37 ℃ t d ≈ 27.5 ℃

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tw

rtw H s H 9-3 tw t 1.09

设 t w = 27.5~30℃之间的某值 t w’ ,查出其对

应的rtw 值，查此温度对应的饱和蒸气压PS ,求 ps 假定条件下饱和湿度 H s 0.622 p ps用式9-3求出 t w ,对比此值与 t w’ 的差值量。

当≤0.2时可接受，否则需重新设定并按上述步骤反复推算至符合要求为止。

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2、湿空气性质图 三、 湿物料的基本性质

3.1 形态、物理性质3.2 水分存在形式

3.3 湿物料中水分含量表示法湿基含水

质量分数干基含水

w X

湿物料中水分质量 湿物料的总质量湿物料中水分质量

mw mTmw md

质量分数

湿物料中绝干物质质量

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X w 1 X4、物料衡算

w X 1 w

9-4

三个参数： 水分蒸发量、干品量、空气耗量

W G1 G2 Gc X1 X 2

w1 w2 w1 w2 G2 W G1 1 w 1 w 2 1

9-5

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G1 1 w1 G2 1 w2 1 w1 G2 G1 1 w29-6

平衡关系：入口总水分量 = 出口总水分量

LH1 GC X1 LH 2 GC X 2GC X 1 X 2 W L H 2 H1 H 2 H1

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此式还说明，物料中水分变为蒸汽全部散入空气中，则成为入口与出口的空气含湿量之差。

L 1 l W H 2 H1如果是以新鲜空气计，其中湿含量为 H 1

W 1 H1 L H 2 H1

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5、热量衡算

Q 入 Q出

Q入 Q加热器 Q空气 Q物料 Q补 Q出 Q废 Q产品 QLQV W 2490 1.88 t2 Q总 W 2490 1.88 t2 / 为提高热效率，应提高进、出口温差。热能利 用率提高；水分蒸发量大；空气中湿含量增加

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四、 干 燥 动 力 学 平衡关系、干燥速度 1、物料中水分的影响 A W 、 平衡水分 2、干燥机理 分为两个过程：其一，表面先汽化，由内向 外逐渐形成湿度梯度。d w / d x 是干燥的推动力 其二，物料受热产生温度梯度。d T / d x 也使水 分移动。 外加热： d w / d x 与 d T / d x 方向相反。

内加热： d w / d x 与 d T / d x 方向相同。

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3、水分扩散类型及控制机制

外扩散——物料受热后表面水分汽化，蒸汽压 上升。与环境空气蒸气压形成压差，水蒸气必 向外扩散。内扩散——因温度梯度作用，引起内部水分双 向移动；同时因表面水分蒸发引起的 d w / d x 导致水分向外扩散。 表面汽化控制——因表面汽化作用受阻而使得 内部水分扩散受阻的现象。 内部扩散控制——因内部扩散受阻而引起表面 水分蒸发受阻的现象。

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4、干燥过程物料特性

4.1. 干燥特性曲线干

燥、速率、温度B A

w

C

tT

uD

E

Xc X

t

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4.2. 影响干燥速度的因素

五、 真 空 冷 冻 干 燥

P 611

六、 喷 雾 干 燥

P 558

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ict4.html