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。
注意：当湿空气达到饱和时，表示其中所含的水蒸汽量已经达到最大值，超过此值的水分量必将以液态水的形式析出。
因此，φ≤1。
∴ s s p P p H φφ-=622.01. 3湿空气的比热容C H 和湿比容υH 将湿空气中1 kg 绝干空气及其所带的H kg 水蒸汽的温度升高1℃ 所需吸收的热量。
v a H HC C C += 将绝干空气及水蒸汽的平均比热容代入可得：H C H 93.10.1+= （kJ/kg 绝干气·℃） 湿空气的湿比容υH 是指含有1 kg 绝干空气的湿空气所占有的体积（m 3/kg 绝干空气）。
PP t H H 02732734.22)18291(⨯+⨯⨯+=υ 或 P P t H H 0273273)244.1772.0(⨯+⨯+=υ式中：t-湿空气的温度，℃；P 0、P-分别为标准大气压和湿空气的压强，Pa 或kPa 。
对常压湿空气，P 0/P=1。
1.4 湿空气的热含量(焓)I湿空气的热含量（或焓）I 是指含单位质量绝干空气的湿空气的焓。
具体应用时，以0 ℃的绝干空气和0 ℃的液态水的焓值为零作为计算起点。
H t t H t C Lv t C I v a )93.12500(0.1)(0++=++=或H t H I 2500)93.10.1(++= (kJ/kg 绝干气) 式中: t 为湿空气的温度,℃。
1.5 干球温度t 和湿球温度t m干球温度t ：用一般温度计所测得的空气温度；湿球温度t m ：用湿球温度计所测得的空气温度。
湿球温度计：将温度计的感温部分包以湿纱布，使其始终处于润湿状态所构成的温度计。
湿球温度形成的原理：因物质交换(湿度不同)导致热量交换,最终达到热、质的传递平衡。
传热达平衡时,有：Lv H H A k t t A Q s H m )()(-=-=α或 )(H H Lv k t t s H m --=α式中：H s -液滴表面空气层的饱和湿含量；k H -气化系数，kg/（m 2·s ）；L V -水在t m 下的汽化潜热，kJ/kg ；α-对流传热系数，kW/(m 2·℃)；A-传热（质）面积，m 2。
对空气—水系统:α/k H =C H ≈1.09kJ/kg. ℃1．6 露点t d湿空气的露点t d 是不饱和空气在其总压和湿度保持不变的情况下，被冷却降温达到饱和状态时的温度。
若湿空气的温度降低到露点以下，则所含超过饱和部分的水蒸气将以液态水的形式凝结出来。
由于湿度不变，因此有： sd sd v v s p P p p P p H H -=-==622.0622.0或 H HP p sd +=622.0此式即为露点计算式。
由上式求得p sd 后，查饱和水蒸汽表可得t d ；或由下式计算t d ：235182.4030561.23+-=d sd t Lnp式中，p sd 的单位为Pa ，t d 的单位为℃。
湿空气的几个温度之间的关系：对于不饱和湿空气，有 t >t m >t d ； 对于饱和湿空气，有 t =t m =t d 。
2 湿空气的湿焓图及使用方法2．1 湿空气的湿焓图（H －I 图）见书P791，Fig12-5，本图是在总压强等于101.33 kPa 下绘制的。
特别提示：湿焓图上的任一参数值均是以 1kg 绝干空气为基准的。
湿空气的H-I 图由以下诸线群组成：1）等湿度线（等H 线）群等湿度线是平行于纵轴的直线群，数值从0到0.15kg/kg 绝干气。
2）等焓线（等I 线）群等焓线是平行于斜轴的直线群（与纵轴的夹角45º），数值从0到480kJ/kg 绝干气。
3）等干球温度线（等t 线）群等干球温度线是一系列向上倾斜但互不平行的直线群，数值从-10℃到185℃。
4）等相对湿度线（等φ线）群等相对湿度线是一系列向上倾斜弯曲的曲线群，从φ=5%到φ=100%共11条。
5）水蒸汽分压线图中右下角的一系列水平直线群，数值从0到18kPa。
2．2湿焓图的应用1）由H-I图上任一状态点确定湿空气的状态参数值，方法见下图：由图可清楚的看出：对于不饱和湿空气，有t>t m>t d；对于饱和湿空气（状态点A落在φ=100%线上），有t=t m=t d。
特别提示：湿焓图上φ=100%线上任一点均表示湿空气处于饱和状态。
2）由湿空气的任意两个独立参数在H-I图上确定状态点A。
a）已知t，t m b）已知t，t d c）已知t，φ3. 湿空气的基本状态变化过程3．1 间壁式加热和冷却以及冷（却）凝减湿过程1）间壁式加热和冷却特点：等湿过程，过程线为直线，加热↑，冷却↓。
2）间壁式冷（却）凝减湿过程当湿空气被冷却至露点时，空气达到饱和状态，湿空气中的水蒸汽就开始在冷却面上凝结出来，随着冷却过程的进行，水分也不断析出，而温度则不断降低，但空气始终维持在饱和状态，这时，过程线主要沿φ=100%线变化。
特别提示：当空气湿度不变时，既可用湿比热法又可用焓差法计算状态变化的热量，但空气湿度变化时，只能用焓差法计算状态变化的热量。
3．2 不同状态湿空气的混合过程设有两股空气，对应的绝干空气量为L 1和L 2，对应的状态为（H 1，I 1）和（H 2，I 2），混合后的湿度和焓值可由物料及热量衡算求得。
混合前后水分量不变：L 1H 1+ L 2H 2=（L 1+L 2）H m混合前后焓值不变：L 1I 1+ L 2I 2=（L 1+L 2）I m由上两式可得：211212L L I I I I H H H H m m m m =--=--可见，混合点m （在H-I 图上）位于1，2两状态点的联线上，且m 点划分线段1-2，使2112L L m m = （杠杆定律）。
同时可由上两式解得：212211L L H L H L H m ++= ，212211L L I L I L I m ++=3．3 绝热冷却增湿过程采用空气和水直接接触的混合式湿热交换即可达此目的。
当水温为湿空气的t m 时，其变化过程为等焓过程，过程的极限是达到饱和状态。
［例12-1］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600 m3的空气，当温度从30℃冷却到2℃时，能失去多少千克水？解：（1）等湿冷却过程。
首先确定新鲜空气的状态点（H1=0.0088，φ1=33%），然后作等湿线与t=16℃的等温线相交，可读得过此交点的φ值为80% 。
（2）冷凝减湿过程。
先由等温线t=2℃与ф=100%线的交点可读得H2=0.0043kg/kg绝干气。
然后计算新鲜空气的湿比容以求绝干空气量L。
绝干气kg m H /870.027*******.22)180088.0291(3=+⨯⨯+=υ除去的水分量：kg H H L W 11.3)0043.00088.0(690)(21=-⨯=-=4. 湿物料的基本性质4.1 湿物料的形态和物理性质(1) 湿物料可按其外观形态的不同而分为下列几种：①～⑧ （P793）(2) 湿物料又可按其物理化学性质的不同粗略分为两大类：①～② （P794）4.2 湿物料中水分存在形式和表示法(1)物料中水分存在形式①机械结合水：这部分水处于食品表面和粗毛管中，与干物质结合较松弛，以液态存在，易于除去。
②物理化学结合水：这部分水是指吸附水、渗透水和结构水，其中吸附水与物料结合比绝干气kg VL H 69087.0600===υ较牢固，难于除去。
③化学结合水：这部分水是经过化学反应按一定比例渗于干物质分子内部，与干物质结合比较牢固，若去掉这部分水必然要引起物理性质和化学性质的变化，这种水不是干燥要排除的。
(2)物料中水分含量表示法表达方法有湿基含水量和干基含水量两种。
① 湿基含水量ω：湿物料中含有的水分质量与湿物料的总质量之比。
湿物料的总质量湿物料中水分质量==G W ω②干基含水量X ：湿物料中含有的水分质量与绝干物料的质量之比。
湿物料中绝干物料质量湿物料中水分质量==C G W X两者之间的换算关系为ωω-=1X ，X X +=1ω4．3 平衡水分平衡水分：湿物料与一定状态（温度和湿度一定）的空气接触达平衡时，残余在湿物料中不能排除的水分。
平衡水分与空气相对湿度的关系曲线称为吸附等温线。
若干种食品的吸附等温线参见图12-9，10和表12-1。
平衡水分与物料的性质和空气的状态有关。
湿物料中各种水分的意义：由图可得：当物料性质一定时，它的平衡水分与空气的状态有关。
当温度不变时，平衡水分与空气的相对湿度的关系是：空气的相对湿度越大，平衡水分也越大。
一般当φ不变时，温度升高，平衡水分略有降低，但温度变化范围不大时，可认为平衡水分仅与φ有关。