第九章食品干燥機(jī)械設(shè)備

了解干燥的基本原理。了解各種類型干燥器的工作原理及工作特點(diǎn)。掌握流化床干燥及噴霧干燥設(shè)備的工作過(guò)程。本章教學(xué)目標(biāo)當(dāng)前1頁(yè)，總共76頁(yè)。第九章食品干燥機(jī)械設(shè)備第一節(jié)概述第二節(jié)對(duì)流式干燥器第三節(jié)傳導(dǎo)式干燥器第四節(jié)輻射式干燥器本章小結(jié)本章重點(diǎn)本章作業(yè)題當(dāng)前2頁(yè)，總共76頁(yè)。第一節(jié)概述一、干燥定義二、干燥器的選用原則三、干燥器的選型步驟四、干燥器的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前3頁(yè)，總共76頁(yè)。一、干燥定義凡是使物料（溶液、懸浮液及漿液）所含水分由物料向氣相轉(zhuǎn)移，從而將物料變?yōu)楣腆w制品的操作，統(tǒng)稱為干燥。傳熱傳質(zhì)干燥濃縮同時(shí)進(jìn)行當(dāng)前4頁(yè)，總共76頁(yè)。干燥過(guò)程表面汽化：熱量從周圍環(huán)境傳遞到物料表面使其表面水分蒸發(fā)。干燥初期由表面汽化控制，在干燥介質(zhì)狀態(tài)不變的條件下為恒速干燥；內(nèi)部擴(kuò)散：表面汽化的同時(shí)物料內(nèi)部水分傳遞到物料表面。干燥末期，物料水分較少，整個(gè)干燥過(guò)程由內(nèi)部擴(kuò)散控制。當(dāng)前5頁(yè)，總共76頁(yè)。二、干燥器的選用原則當(dāng)?shù)氐馁Y源與自然條件；（葡萄風(fēng)干房）物料性能及干燥特性；干燥產(chǎn)品的要求。常見(jiàn)干燥機(jī)械設(shè)備的分類當(dāng)前6頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前7頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前8頁(yè)，總共76頁(yè)。三、干燥器的選型步驟按濕物料的形態(tài)，物理特性和對(duì)產(chǎn)品形態(tài)，水分等要求，初選干燥器類型；按投資能力和處理量大小確定設(shè)備規(guī)模，操作方式，自動(dòng)化程度；根據(jù)物料的干燥特性和對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的要求，確定干燥方式；據(jù)熱源條件和干燥方法確定加熱裝置；按處理量估算出干燥器的容積；按原料，設(shè)備及操作費(fèi)用估算產(chǎn)品成本。當(dāng)前9頁(yè)，總共76頁(yè)。四、干燥器的發(fā)展趨勢(shì)干燥設(shè)備向系列化、大型化發(fā)展改進(jìn)和完善現(xiàn)有的干燥設(shè)備，強(qiáng)化干燥過(guò)程降低熱能消耗改善干燥工藝聯(lián)合干燥方法的應(yīng)用消除對(duì)環(huán)境的污染當(dāng)前10頁(yè)，總共76頁(yè)。第二節(jié)對(duì)流式干燥器一、廂式干燥器二、網(wǎng)帶式干燥器三、流化床干燥器四、噴霧干燥器五、間歇式洞道干燥器六、氣流干燥器七、轉(zhuǎn)筒干燥器當(dāng)前11頁(yè)，總共76頁(yè)。一、廂式干燥器廂式干燥機(jī)主要由廂體，料盤，保溫層，加熱器，風(fēng)機(jī)等組成。平流廂式干燥機(jī)：傳熱系數(shù)較低，熱利用率較差，物料干燥不均勻；穿流廂式干燥機(jī)：干燥速率快，動(dòng)力消耗大。廂式干燥器工作示意圖當(dāng)前12頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前13頁(yè)，總共76頁(yè)。二、網(wǎng)帶式干燥器

單級(jí)網(wǎng)帶式干燥機(jī)多級(jí)網(wǎng)帶式干燥機(jī)多層網(wǎng)帶式干燥機(jī)當(dāng)前14頁(yè)，總共76頁(yè)。(一)單級(jí)網(wǎng)帶式干燥機(jī)各單元可獨(dú)立控制運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化操作；穿流式帶式干燥機(jī)，干燥效果較好；平流帶式干燥機(jī)，一般用于處理不帶黏性的物料；當(dāng)前15頁(yè)，總共76頁(yè)。（二）多級(jí)網(wǎng)帶式干燥機(jī)物料的蒸發(fā)面積增大，改善了透氣性和干燥均勻性；干燥區(qū)數(shù)目較多，便于優(yōu)化物料干燥工藝；設(shè)備的進(jìn)出料口密封不嚴(yán)，易產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象；適用于各種脫水蔬菜，葡萄干，麥片等產(chǎn)品的干燥；當(dāng)前16頁(yè)，總共76頁(yè)。（三）多層網(wǎng)帶式干燥機(jī)多層帶式穿流是在單層帶式基礎(chǔ)上，疊加而成，網(wǎng)帶一般為3層或5層，來(lái)回往復(fù)式運(yùn)動(dòng)干燥，物料由頂層加入，逐層向下移動(dòng)干燥，最后由底層送出產(chǎn)品。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用于干燥速度低，干燥時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)合；廣泛應(yīng)用于谷物類的干燥；不適用于黏性物料及易碎物料的干燥；當(dāng)前17頁(yè)，總共76頁(yè)。三、流化床干燥機(jī)（一）概念（二）原理（三）適用范圍（四）干燥過(guò)程（五）特點(diǎn)當(dāng)前18頁(yè)，總共76頁(yè)。（一）概念流化：“流化”是指固體顆粒被流體吹起呈懸浮狀態(tài)，粒子可以相互分離，作上下、左右、前后運(yùn)動(dòng)，這種狀態(tài)我們稱作“流化”，或流態(tài)化，流動(dòng)化或沸騰狀態(tài)（即沸騰）。沸騰干燥：是指干燥介質(zhì)使固體顆粒在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行干燥的過(guò)程。當(dāng)前19頁(yè)，總共76頁(yè)。（二）原理物料被大量氣流吹起，呈懸浮狀態(tài)，作上下、左右、前后運(yùn)動(dòng)，在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行干燥。當(dāng)前20頁(yè)，總共76頁(yè)。（三）適用范圍沸騰干燥一般適用于30微米～6毫米顆粒狀物料，或結(jié)團(tuán)現(xiàn)象不嚴(yán)重的場(chǎng)合。對(duì)溶液或懸浮液的液體物料的干燥和造粒也很合適。尤其對(duì)含水要求很低的產(chǎn)品特別合適。當(dāng)前21頁(yè)，總共76頁(yè)。（四）干燥過(guò)程固定床階段：當(dāng)氣流速度增到某一值時(shí)，此時(shí)壓降大致等于單位面積(床層橫斷面)上床層的實(shí)際重量，這時(shí)的床層稱固定床。流化床階段：把通入的氣流速度增加，顆粒被吹起懸浮在氣流中作自由運(yùn)動(dòng)，床高也上升。再提高流速，床層壓力降仍不變。輸送階段：再提高氣流速度到某一定值時(shí)，床層高度大于容器高度，固體顆粒開(kāi)始吹出容器，再提高氣流速度到極限速度時(shí)，顆粒全部分散，流化層消失。工業(yè)上利用此方式作氣流輸送。動(dòng)畫(huà)示意圖當(dāng)前22頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前23頁(yè)，總共76頁(yè)。（五）特點(diǎn)——優(yōu)點(diǎn)

1、物料與干燥介質(zhì)接觸充分，傳熱效果好，溫度分布均勻；

2、干燥速度大，停留時(shí)間短，故適宜于熱敏性物料干燥；

3、干燥停留時(shí)間可根據(jù)產(chǎn)品含水量調(diào)整；

4、床內(nèi)縱向返混激烈，溫度分布均勻，對(duì)物料表面水分可使用比較高的熱風(fēng)溫度。當(dāng)前24頁(yè)，總共76頁(yè)。1、對(duì)物料的顆粒度有一定的限制，一般要求不小于30微米，不大于4－6毫米為合適。2、在物料的濕含量高而且結(jié)團(tuán)場(chǎng)合不適。3、對(duì)易結(jié)塊物料與設(shè)備會(huì)粘壁或堵塞。（五）特點(diǎn)——缺點(diǎn)當(dāng)前25頁(yè)，總共76頁(yè)。四、噴霧干燥器（一）原理（二）噴霧干燥的特點(diǎn)（三）對(duì)噴霧干燥機(jī)的要求（四）霧化器的類型和性能當(dāng)前26頁(yè)，總共76頁(yè)。（一）原理通過(guò)機(jī)械的作用，將需干燥的物料，分散成很細(xì)的霧狀微粒(以增大水分蒸發(fā)面積，加速干燥過(guò)程)，與熱空氣接觸后，在一瞬間將大部分水分除去，而使物料中的固體物質(zhì)干燥成粉末。

動(dòng)畫(huà)示意圖當(dāng)前27頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前28頁(yè)，總共76頁(yè)。（二）噴霧干燥的特點(diǎn)采用噴霧干燥，不需要粉碎、分級(jí)等操作，直接制成粉末產(chǎn)品，簡(jiǎn)化了工序，節(jié)省了設(shè)備。適于處理熱敏性物料物料微?；?，表面積增大，干燥迅速（幾秒到十幾秒），防止物料過(guò)熱變質(zhì)。制品的溶解性和流動(dòng)性好霧滴與熱風(fēng)接觸，水分蒸發(fā)極快，可以形成中空球狀或疏松團(tuán)粒狀的粉體，制品有良好的沖調(diào)性和流動(dòng)性。當(dāng)前29頁(yè)，總共76頁(yè)。容易改變操作條件，控制或調(diào)節(jié)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)、改變?cè)系臐舛?、熱風(fēng)溫度等噴霧條件，可獲得不同水分和粒度的產(chǎn)品?？梢詽M足對(duì)產(chǎn)品的各種要求，增加某些措施或運(yùn)用操作上的靈活性，能制成不同形狀（球形、粉末、疏松團(tuán)粒）、性質(zhì)（流動(dòng)性、速溶性）、色、香、味的產(chǎn)品。連續(xù)作業(yè)，處理量大現(xiàn)國(guó)內(nèi)中小乳粉廠，噴霧干燥設(shè)備的蒸發(fā)量為50－500kg/h。大、中型乳粉生產(chǎn)，每小時(shí)處理1000～5000kg鮮乳。設(shè)備較龐大，投資費(fèi)用、動(dòng)力和熱能消耗均較大。（二）噴霧干燥的特點(diǎn)當(dāng)前30頁(yè)，總共76頁(yè)。物料在干燥過(guò)程中，凡與物料相接觸的設(shè)備部位，必須便于清洗滅菌。應(yīng)采取措施防止焦粉，避免熱空氣產(chǎn)生逆流。要保證熱風(fēng)潔凈。為了提高產(chǎn)品的溶解度，速溶性，干燥的產(chǎn)品，應(yīng)迅速?gòu)母稍锸疫B續(xù)排出，經(jīng)冷卻后包裝。排風(fēng)溫度不允許超過(guò)要求，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全。對(duì)粘性物料，應(yīng)采取措施盡量減少粘壁現(xiàn)象。（三）對(duì)噴霧干燥機(jī)的要求當(dāng)前31頁(yè)，總共76頁(yè)。（四）霧化器的類型和性能

當(dāng)前32頁(yè)，總共76頁(yè)。原理：主要是采用高壓泵，以70～200大氣壓的壓力，將濃縮后的濃料通過(guò)霧化器(噴槍)噴成霧狀小液滴噴入干燥室，與熱空氣直接接觸，其表面水分迅速蒸發(fā)，在很短的時(shí)間內(nèi)完成干燥。壓力霧化器的特點(diǎn)1、壓力式噴霧當(dāng)前33頁(yè)，總共76頁(yè)。壓力霧化器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、維修、更換方便；②動(dòng)力消耗較?。秉c(diǎn)：①噴嘴易堵塞、磨損；②操作彈性小，產(chǎn)量調(diào)節(jié)范圍窄。當(dāng)前34頁(yè)，總共76頁(yè)。2、離心噴霧干燥原理：利用在水平方向做高速旋轉(zhuǎn)的圓盤，給濃料以離心力，將其成薄膜狀甩出，受到空氣的撕扯，變成細(xì)絲、霧狀液滴噴入干燥室，與熱空氣直接接觸，其表面水分迅速蒸發(fā)，在很短的時(shí)間內(nèi)完成干燥。離心噴霧原理離心噴霧動(dòng)畫(huà)示意離心霧化器特點(diǎn)當(dāng)前35頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前36頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前37頁(yè)，總共76頁(yè)。優(yōu)點(diǎn)：①液料通道大，不易堵塞；②對(duì)液料的適應(yīng)性強(qiáng)。高粘度、高濃度的液料均可；③操作彈性大，進(jìn)液量變化±25％時(shí)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)大影響。缺點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高；②動(dòng)力消耗比壓力式大；③只適于順流立式噴霧干燥設(shè)備。

離心霧化器的特點(diǎn)當(dāng)前38頁(yè)，總共76頁(yè)。3、氣流式噴霧霧化原理：利用高速氣流對(duì)液膜的摩擦分裂作用，把液體霧化。高速氣流可用壓縮空氣或蒸汽。特點(diǎn)：動(dòng)力消耗大，適用粘度范圍大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。噴霧干燥機(jī)實(shí)物圖當(dāng)前39頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前40頁(yè)，總共76頁(yè)。五、間歇式洞道干燥器當(dāng)前41頁(yè)，總共76頁(yè)。六、氣流干燥器當(dāng)前42頁(yè)，總共76頁(yè)。七、轉(zhuǎn)筒干燥器當(dāng)前43頁(yè)，總共76頁(yè)。第三節(jié)傳導(dǎo)式干燥器一、滾筒式干燥器二、真空干燥器三、真空冷凍干燥機(jī)當(dāng)前44頁(yè)，總共76頁(yè)。一、滾筒干燥器按滾筒數(shù)量：?jiǎn)螡L筒，雙滾筒，多滾筒干燥器；按操作壓力：常壓式，真空式；按滾筒的料液布膜方式：浸液式，噴濺式，鋪輥式，頂槽式和噴霧式；滾筒干燥器動(dòng)畫(huà)雙滾筒干燥器動(dòng)畫(huà)滾筒干燥設(shè)備特點(diǎn)當(dāng)前45頁(yè)，總共76頁(yè)。傳導(dǎo)式干燥器對(duì)流式干燥器當(dāng)前46頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前47頁(yè)，總共76頁(yè)。滾筒干燥設(shè)備特點(diǎn)操作彈性大，適應(yīng)性廣；熱效率高；干燥速度高，干燥時(shí)間短；產(chǎn)品質(zhì)量較差，不適合于產(chǎn)品質(zhì)量和溶解度要求高的物料；筒體及刮刀易磨損，使用周期短。當(dāng)前48頁(yè)，總共76頁(yè)。二、真空干燥器干燥過(guò)程物料溫度低，無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象，所需時(shí)間短，所得產(chǎn)品具有較好的溶解性，復(fù)水性，色澤和口感；產(chǎn)品的最終含水量低；熱量利用經(jīng)濟(jì)，干燥速度高；干燥時(shí)所采用的真空度和加熱溫度范圍較大，通用性好；設(shè)備投資和動(dòng)力消耗高于常壓熱風(fēng)干燥，且產(chǎn)量較低。類型

當(dāng)前49頁(yè)，總共76頁(yè)。真空干燥設(shè)備類型帶式真空干燥機(jī)：干燥時(shí)間短；可直接用于干燥高濃度，高黏度物料；可獲得多孔結(jié)構(gòu)制品。攪拌型圓筒真空干燥機(jī)：適用于高濕的固體物料。當(dāng)前50頁(yè)，總共76頁(yè)。三、真空冷凍干燥（升華干燥）（一）升華干燥技術(shù)概述（二）升華干燥的原理（三）升華干燥的特點(diǎn)（四）干燥過(guò)程的三個(gè)階段（五）升華干燥裝置的基本構(gòu)成（六）食品升華干燥設(shè)備的類型當(dāng)前51頁(yè)，總共76頁(yè)。（一）升華干燥技術(shù)概述發(fā)明于1811年，生物行業(yè)；20世紀(jì)40年代食品加工。主要應(yīng)用于速溶固體飲料（咖啡、茶、速溶果汁等）、水果類（切片香蕉、杏、檸檬等）、水產(chǎn)類（對(duì)蝦、魚(yú)片、蟹棒等）、肉類（牛肉粉、牛肉丁、豬肉丁等）、禽蛋類（蛋粉、蛋白粉、蛋黃粉等）。當(dāng)前52頁(yè)，總共76頁(yè)。（二）升華干燥的原理只要壓力在三相點(diǎn)壓力之下，物料中的冰則可不經(jīng)過(guò)液態(tài)而直接升華為水汽。水的三相點(diǎn)分布圖當(dāng)前53頁(yè)，總共76頁(yè)。（三）升華干燥的特點(diǎn)低溫低氧滅菌、抑活，防氧化；可最大限度保留食品中易揮發(fā)及熱敏性成分；含水量低，延長(zhǎng)保質(zhì)期；干制品可保持原有形狀，復(fù)水性好；凍干過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品成本高。當(dāng)前54頁(yè)，總共76頁(yè)。（四）干燥過(guò)程的三個(gè)階段預(yù)凍階段：溫度要比共熔點(diǎn)溫度低5-10度；在產(chǎn)品達(dá)到預(yù)凍溫度后，需要保持2小時(shí)左右時(shí)間；應(yīng)選擇適宜的冷卻速度；升華干燥階段：操作溫度和壓力都必須控制在產(chǎn)品共熔點(diǎn)以下；解析干燥：溫度應(yīng)足夠高，箱內(nèi)要處于高真空狀態(tài)。當(dāng)前55頁(yè)，總共76頁(yè)。（五）升華干燥裝置的基本構(gòu)成冷凍干燥室；水汽冷凝器；真空系統(tǒng)；制冷系統(tǒng)；加熱系統(tǒng)；控制系統(tǒng)。冷凍干燥原理示意當(dāng)前56頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前57頁(yè)，總共76頁(yè)。（六）食品升華干燥設(shè)備的類型-間歇式

間歇式升華干燥設(shè)備：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，使用和維修方便；預(yù)操作占用時(shí)間多，設(shè)備利用率較低；適應(yīng)多品種小產(chǎn)量生產(chǎn)，季節(jié)性強(qiáng)的食品生產(chǎn)。當(dāng)前58頁(yè)，總共76頁(yè)。連續(xù)式升華干燥設(shè)備：處理能力大，設(shè)備利用率高；便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，勞動(dòng)強(qiáng)度低；不能控制在不同真空度下進(jìn)行；設(shè)備復(fù)雜，龐大，投資費(fèi)用大；僅適合于單品種大批量生產(chǎn)。動(dòng)畫(huà)示意（六）食品升華干燥設(shè)備的類型-連續(xù)式

當(dāng)前59頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前60頁(yè)，總共76頁(yè)。第四節(jié)輻射式干燥器輻射式干燥器利用電磁感應(yīng)加熱（如高頻，微波等）或紅外線輻射效應(yīng)來(lái)干燥食品。微波干燥設(shè)備遠(yuǎn)紅外干燥設(shè)備當(dāng)前61頁(yè)，總共76頁(yè)。一、微波干燥設(shè)備（一）微波干燥的發(fā)展（二）微波加熱干燥原理（三）微波加熱與一般加熱比較（四）微波干燥特點(diǎn)（五）微波干燥器類型當(dāng)前62頁(yè)，總共76頁(yè)。（一）微波干燥的發(fā)展微波食品加工始于1946年．但1960年以前，微波加熱只限于在食品烹調(diào)和解凍上。60年代起，人們開(kāi)始將微波加熱應(yīng)用于食品加工業(yè)。60年代中期，美國(guó)和歐洲的許多生產(chǎn)廠家用微波加熱干燥土豆片，并獲得了色澤有很大改善的產(chǎn)品，這是食品工業(yè)中早期應(yīng)用微波加熱的成功例子60年代后期，其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展到食品殺菌、消毒、脫水、漂燙和焙烤等領(lǐng)域。當(dāng)前63頁(yè)，總共76頁(yè)。（二）微波加熱干燥原理物料的偶極子在電場(chǎng)作用下會(huì)定向排列，如果改變電場(chǎng)方向，偶極子的取向也會(huì)改變，而如果電場(chǎng)改變頻率極高，則會(huì)引起由偶極子改變方向而產(chǎn)生熱效應(yīng)。當(dāng)前64頁(yè)，總共76頁(yè)。（四）微波干燥特點(diǎn)加熱速度快加熱均勻性好加熱易于瞬時(shí)控制選擇性吸收加熱效率高當(dāng)前65頁(yè)，總共76頁(yè)。（五）微波干燥器類型-連續(xù)式連續(xù)式微波干燥器動(dòng)畫(huà)示意圖當(dāng)前66頁(yè)，總共76頁(yè)。當(dāng)前67頁(yè)，總共76頁(yè)。（五）微波干燥器類型-間歇式當(dāng)前68頁(yè)，總共76頁(yè)。間歇式微波加熱器工作原理圖當(dāng)前69頁(yè)，總共76頁(yè)。（三）微波加熱與一般加熱比較一般干燥

過(guò)程：食品首先外部受熱干燥，然后向內(nèi)部傳遞。而熱量傳遞與水分?jǐn)U散傳遞的方向相反。

結(jié)果：熱量向內(nèi)層傳遞愈來(lái)愈慢，水分向外層傳遞也愈來(lái)愈慢。微波加熱

過(guò)程：內(nèi)部加熱。物品的最內(nèi)層首先干燥，最內(nèi)層水分蒸發(fā)遷移至次內(nèi)層、外層。

結(jié)果：水分由內(nèi)層向外層的遷移速度很快，即干燥速度比一般的干燥速度快很多．特別是在物料的后續(xù)干燥階段。當(dāng)前70頁(yè)，總共76頁(yè)。二、遠(yuǎn)紅外干燥設(shè)備70年代我國(guó)就開(kāi)始利用遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)干燥谷物等農(nóng)作物以及中草藥，并取得了良好的干燥效果。特別是遠(yuǎn)紅外烘干糧食的技術(shù)，無(wú)論是設(shè)備和操作都已較為成熟，并且生產(chǎn)上已有應(yīng)用，烘