食品機(jī)械與設(shè)備第十章.ppt

1、第十章 物料干燥設(shè)備,1.簡介,(1) 可減少物料中的水分； (2) 在干燥過程中輔以其他處理，可制成風(fēng)味和形狀各異的食品； (3) 干燥操作在食品中廣泛應(yīng)用； (4) 大多采用加熱或冷凍去濕法除去物料中的水分。,2. 干燥原理,1.表面汽化：熱量從周圍環(huán)境傳遞至物料表面使其表面水分蒸發(fā)。 2.內(nèi)部擴(kuò)散：物料內(nèi)部水分傳遞到物料表面。 3.干燥過程中水分的內(nèi)部擴(kuò)散和外部表面汽化時(shí)同時(shí)進(jìn)行的，在不同階段其速率不同，而整個(gè)過程由兩個(gè)過程中較慢的一個(gè)階段控制。,2.1表面汽化控制,表面汽化速率小于內(nèi)部擴(kuò)散速率，干燥過程由表面汽化控制； 只要改變影響表面汽化的因素，就能使干燥速率發(fā)生變化； 食品干燥初期

2、，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。,2.2內(nèi)部擴(kuò)散控制,表面汽化速率大于內(nèi)部擴(kuò)散速率，此時(shí)干燥過程受內(nèi)部擴(kuò)散控制。 欲提高干燥速率，必須從改善內(nèi)部擴(kuò)散著手。 在食品干燥末期，物料水分較少，整個(gè)干燥過程由內(nèi)部擴(kuò)散控制，是干燥速率不斷減少的降速干燥。,3.分類,(1)按操作壓力分類：常壓干燥器和真空干燥器； (2)按操作方式分類：連續(xù)式和間歇式； (3)按相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式分類：并流、逆流和錯(cuò)流； (4)按供熱方式分類：對(duì)流干燥器、接觸干燥器、輻射干燥器、介電干燥器；,4.干燥設(shè)備的技術(shù)要求,4.1供熱方式對(duì)干燥設(shè)備的影響：對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射； 4.2操作溫度和操作壓力對(duì)干燥設(shè)備的影

3、響。,5.干燥器的選用原則,5.1當(dāng)?shù)氐馁Y源與自然條件； 5.2物料性能及干燥特性； 5.3干燥產(chǎn)品的要求。,第一節(jié) 廂式干燥機(jī),間歇式對(duì)流干燥器，又稱為烘箱，適合批量不大的水果、蔬菜等多種食品物料的干燥。,1.1箱式干燥器結(jié)構(gòu),1.平流廂式干燥機(jī) 2.穿流廂式干燥機(jī),1-保溫層 2-加熱器 3-料盤 4-風(fēng)機(jī),廂式干燥機(jī),1.擱架 2.加熱器 3.風(fēng)機(jī) 4.排氣口 5.氣流分配板 6.小車 7.廂體,小車結(jié)構(gòu),1.2主要影響因素,(1)熱風(fēng)速率； (2)物料層的間距； (3)物料層的厚度； (4)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量； (5)干燥器的小車。,第二節(jié) 隧道式干燥機(jī),隧道式干燥機(jī)的干燥室呈隧道形，該干燥機(jī)

4、的熱風(fēng)與物料接觸時(shí)間較長，容易控制，其熱量利用率高達(dá)60%80。是蔬菜、水果、淀粉、魚粉等食品大量生產(chǎn)使用的設(shè)備。,1.活動(dòng)門 2.廢氣出口 3.小車 4.小車移動(dòng)機(jī)構(gòu) 5.干燥介質(zhì)進(jìn)口 6.濕物料進(jìn)口 7.干物料出口,第三節(jié) 圓筒式干燥機(jī),1.傳動(dòng)齒輪2.支承滾筒 3.原料4.熱空氣5.產(chǎn)品出口6.廢氣排出口,工作原理,濕物料從左端上部加入，借助圓筒的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，在重力、圓筒傾角和進(jìn)料壓力的作用下從高端向低端移動(dòng)，并與通過筒內(nèi)的熱風(fēng)或加熱壁面進(jìn)行有效地接觸而被干燥，干燥后的產(chǎn)品從右端下部收集。 筒體內(nèi)壁上裝有抄板等，隨著圓筒的回轉(zhuǎn)，抄板可不斷地將物料抄起又灑下，使物料與熱風(fēng)的熱接觸表面增大，以

5、提高干燥速率并促進(jìn)物料向前移動(dòng)。,圓筒式干燥機(jī)的分類,1.直接加熱式圓筒干燥機(jī) 被干燥物料與熱風(fēng)直接接觸，以對(duì)流傳熱的方式進(jìn)行干燥。按照熱風(fēng)與物料之間的流動(dòng)方向，分為并流式和逆流式。 2.間接加熱式圓筒干燥機(jī) 在這種干燥機(jī)中，載熱體不直接與被干燥物料接觸，而干燥所需的全部熱量都是經(jīng)過傳熱壁傳給被干燥物料。,圓筒式干燥機(jī)的分類,3.復(fù)合加熱式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī) 在這種干燥機(jī)中，物料干燥所需的熱量一部分由熱空氣通過壁面，以熱傳導(dǎo)的方式傳給物料，另一部分通過熱風(fēng)與物料直接接觸，以對(duì)流傳熱的方式傳給物料。這樣可提高熱量的有效利用率，加快干燥速度。,圓筒式干燥機(jī)的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大；結(jié)構(gòu)較簡單

6、，操作方便，故障少，維修費(fèi)用低；適用范圍廣；操作彈性大；生產(chǎn)上允許產(chǎn)品的產(chǎn)量有較大波動(dòng)范圍，不致影響產(chǎn)品的質(zhì)量； 缺點(diǎn)：設(shè)備龐大，一次性投資較大；熱容量系數(shù)小，熱效率較低；小顆粒物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間較長，不適合于對(duì)品質(zhì)均勻性及食品質(zhì)量要求嚴(yán)格的物料。,第四節(jié) 帶式干燥器,以對(duì)流的方式進(jìn)行熱傳導(dǎo)，以輸送帶承載物料在干燥室內(nèi)移動(dòng)，與熱風(fēng)接觸干燥。,熱風(fēng)的流動(dòng)方式,水平氣流式 穿流氣流式（有網(wǎng)眼的輸送帶）,應(yīng)用：茶葉的干燥，蔬菜的脫水，水果、蜜餞的烘干等。,2.1單層帶式干燥器,輸送帶：鋼絲網(wǎng)帶或多孔鉸接的鏈板帶。 熱風(fēng)從上方穿過帶上料層和網(wǎng)孔進(jìn)入下方，達(dá)到穿流接觸的目的。 干燥器帶子較短，只適用于干

7、燥時(shí)間較短的物料。,2.2雙段帶式干燥器,物料厚度：第一段75-180mm, 第二段250-300mm。 輸送帶長度：第一段9-18m, 第二段為第一段的1/5。,第五節(jié) 流化床干燥器,流化床：在一個(gè)設(shè)備中，將顆粒物料堆放在分布板上，當(dāng)氣流由設(shè)備下部通入床層、隨著氣流速度加大到某種程度，固體顆粒在床內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生沸騰狀態(tài)，這種床層就稱為流化床。 流化床干燥器又稱沸騰床干燥器。 流化過程：(1)固定床；(2)流化床；(3)氣流輸送,特點(diǎn),(1)物料與干燥介質(zhì)接觸面大。 (2)干燥速度高。 (3) 容易控制制品的含水率。 (4)裝置簡單，設(shè)備造價(jià)低。 (5)對(duì)被干燥物料的粒度有一定的限制。 (6)對(duì)易

8、結(jié)塊物料容易產(chǎn)生與設(shè)備壁間粘結(jié)而不適用。 (7)需設(shè)置多層，使設(shè)備的高度大為增加。,流化床干燥機(jī)的原理及特點(diǎn),a固定床 b松動(dòng)床 c流態(tài)化開始 d流態(tài)化展開 e氣力輸送床,(1)固定床：當(dāng)風(fēng)速很小時(shí)，氣流從顆粒間通過，氣流對(duì)物料的作用力還不足以使顆粒運(yùn)動(dòng)，物料層靜止不動(dòng)，高度不變，即固定床階段。 (2)松動(dòng)層：床層壓力降隨氣流速度的增加而增大，當(dāng)氣流的速度逐漸增大至接近氣流臨界流化速度時(shí)，壓力降等于單位面積床上物料層的實(shí)際重量時(shí)，床層開始松動(dòng)，高度略有增加，物料空隙率也稍有增加，但床層并無明顯的運(yùn)動(dòng)，即松動(dòng)層階段。,原 理,(3)流態(tài)化開始階段：當(dāng)氣流的速度增大至氣流臨界流化速度，并繼續(xù)增加時(shí)

9、，顆粒開始被氣流吹起并懸浮在氣流中，顆粒間相互碰撞、混合，床層高度明顯上升，床上物料近乎液體的沸騰狀態(tài)，即流化態(tài)開始階段。 (4)流態(tài)化展開段：當(dāng)氣流的速度進(jìn)一步增大，床上物料處于穩(wěn)定的流化狀態(tài)，在物料流態(tài)化干燥時(shí)，熱風(fēng)氣流的速度應(yīng)穩(wěn)定在CD范圍內(nèi)； (5)氣力輸送階段：當(dāng)氣流速度再增大，氣流對(duì)物料的作用力使物料顆粒被氣流帶走，即氣力輸送階段。,3.1單層沸騰干燥器流程,3.2五層沸騰干燥器流程,第六節(jié) 噴霧干燥設(shè)備,概念：噴霧干燥就是將液態(tài)或漿狀食品噴成霧狀液滴，懸浮于熱空氣中進(jìn)行脫水干燥的過程。,噴霧干燥示意圖,1.特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： (1)干燥速度快(5-40s) (2)產(chǎn)品質(zhì)量好，營養(yǎng)損失少

10、； (3) 產(chǎn)品具有良好的溶解性、流動(dòng)性和分散性； (4) 生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便； (5) 制品純度高； (6)適宜于連續(xù)大規(guī)模的生產(chǎn)； (7)容易改變操作條件，控制或調(diào)解產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)； (8)可滿足對(duì)產(chǎn)品的各種要求。,缺點(diǎn)：,(1)占地面積大，投資較多； (2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用高； (3)衛(wèi)生條件要求高； (4)熱及動(dòng)力消耗大。,2.常見液料霧化方法,(1)壓力噴霧法 (2)離心噴霧法 (3)氣流噴霧法,3.噴霧干燥室內(nèi)熱風(fēng)與霧滴的運(yùn)動(dòng)形式,3.1并流型 3.2逆流型 3.3混合流型,3.1垂直下降并流型噴霧干燥,3.2垂直上升逆流型噴霧干燥,第八節(jié) 電磁輻射干燥機(jī),利用微波的電磁感應(yīng)

11、或紅外線輻射效應(yīng)，對(duì)物料實(shí)施加熱干燥處理。與其他外部加熱干燥法不同的是，這種干燥方法是從物料外部、內(nèi)部同時(shí)均勻加熱的方法。 因此，這種干燥處理方法時(shí)間短，不會(huì)因過熱變質(zhì)或焦化，其干燥制品的質(zhì)量好，尤其是熱敏性食品的干燥效果更加令人滿意。,一、微波加熱器,微波干燥系統(tǒng)組成示意圖,箱式微波干燥器,1.磁控管2.微波發(fā)射器3.被干燥原料4.工作面5.腔體6.電場(chǎng)攪拌器,原 理,微波經(jīng)導(dǎo)波裝置傳輸至矩形箱體內(nèi)，矩形各邊尺寸都大于1/2波長，從不同的方向都有波的反射，被干燥物料在腔體內(nèi)各個(gè)方向均可吸收微波能，被加熱干燥。沒有被吸收的微波能穿過物料到達(dá)箱壁，由于反射又折射到物料上。這樣，微波能全部用于物料

12、的加熱干燥。,第九節(jié) 真空干燥設(shè)備,在食品干燥中，一般都需要保護(hù)產(chǎn)品的色、香、味和營養(yǎng)成分，減少損失。對(duì)于某些要求較為嚴(yán)格的產(chǎn)品，可采用真空干燥，即在抽真空環(huán)境中進(jìn)行加熱干燥，所使用的加熱溫度比常壓加熱干燥低。,特點(diǎn),(1)干燥過程物料溫度低，所需時(shí)間短； (2)所得產(chǎn)品可形成多孔結(jié)構(gòu)，具有較好的溶解性、復(fù)水性、色澤、口感。 (3)熱量利用經(jīng)濟(jì)，干燥速度快。 (4)干燥時(shí)采用的真空度和加熱范圍較大，通用性好。 (5)設(shè)備投資和動(dòng)力消耗高，產(chǎn)量較低。,1.真空干燥箱,1-真空表 2-抽氣口 3-壓力表 4-安全閥 5-加熱蒸氣進(jìn)閥 6-冷卻水排出閥 7-疏水器 8-冷卻水進(jìn)閥,1.結(jié)構(gòu) 2.工作

13、原理 3.應(yīng)用,2.單層帶式真空干燥機(jī),3.多層帶式真空干燥機(jī),第十節(jié) 升華干燥設(shè)備（冷凍干燥設(shè)備）,升華干燥是利用冰晶升華的原理，將含水物料先行凍結(jié)，然后在高真空的環(huán)境下，使已凍結(jié)的食品物料的水分不經(jīng)過冰的融化直接從冰態(tài)升華為水蒸氣，從而使食品干燥的方法。,1.升華干燥的原理,水的三相圖,如果壓力在三相點(diǎn)壓力之下，物料中的冰則可不經(jīng)過液態(tài)而直接升華為水汽。（在較高的真空度下，冰因直接升華為蒸汽而去除，物料即被干燥。）,2.主要特點(diǎn),物料在低壓下干燥，能滅菌或抑制某些細(xì)菌的活力， 防止氧化變質(zhì)； 可以最大限度的保留食品原有成分、味道、色澤和芳香； 多孔結(jié)構(gòu)的制品具有很理想的速溶性和快速復(fù)水性； 升華時(shí)溶于水的溶解物質(zhì)就地析出，避免表面硬化現(xiàn)象；