第八章食品干燥机械与设备46093344

第八章食品干燥机械与设备一、干燥目的干燥是从食品物料中除去水分的操作，目的是防止变质，便于贮存运输，加工出不同风味。包括谷物、油料、果蔬、肉类甚至药材等。第一节概述自然干燥→人工干燥二、干燥设备分类由于食品物料种类各异，要求得到的干燥制成品要求也不同，使得食品干燥机械设备种类繁多。可以从不同侧面对干燥设备进行分类。根据热量传递方式，传统上将各种干燥机械设备分成三大类：对流式、传导式和辐射式。但这种分类是相对的。如真空干燥机和冷冻干燥机多采用接触传导方式提供干燥热量，也可采用微波方式供热。按操作压强分类有常压干燥机和真空干燥机。按操作方式分类，可分为连续式干燥机和间歇式干燥机。第二节对流型干燥设备这是一类以对流方式对食品干燥的设备。干燥介质：流体(热空气，过热蒸汽等)，使食品升温脱水，并将食品脱除的水分带出干燥室外。自身状态从高温低湿变为低温高湿。主要设备型式：厢式干燥器、洞道式干燥机、流化床干燥机、喷动床干燥机和气流式干燥机和喷雾干燥机等。按物流气流接触方式：并流、逆流、混流和横流式干燥器等。一、对流干燥设备的特点和过程在工业上应用最普遍的是对流干燥。通常使用的干燥介质是空气，被除去的湿分是水分。空气既是载热体又是载湿体。物料的干燥过程是属于传热和传质相结合的过程。干燥过程进行的条件：被干燥物料表面所产生水汽（或其它蒸汽）的压力大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压，压差越大，干燥过程进行越快（表面汽化和内部扩散）。所以干燥介质须及时将汽化的水汽带走，以保持一定的汽化水的推动力。HtqWtippiM二、厢式干燥机厢式干燥器是一种常压间歇式干燥器，小型的称为烘箱，大型的称为烘房。一、厢式干燥机结构包括干燥室、空气加热器、循环风机、物料盘等。为间隙时操作设备。二、厢式干燥机二、厢式干燥机特点优点：物料装卸容易，损失小，盘易清洗；设备结构简单、投资少；能干燥所用物料，适用于经常更换产品的小批量物料。缺点：物料分散性差，干燥时间长；热效率低，仅为40%左右；产品质量不稳定。二、厢式干燥机三、厢式干燥机分类平行流：热风从物料表面平行通过，料层薄(20～50mm)，干燥强度小。穿流：热风从料层中穿流通过，料层厚(45～65mm)，干燥强度大。三、隧道式干燥机一、隧道式干燥机的组成1、隧道有一段长度为20~40m的洞道，洞道中的轨道通常带有1/200的斜度，可以由人工或绞车等机械装置来操纵小车的移动。2、小车湿物料在料盘中散布成均匀料层。料盘堆放在小车上，料盘与料盘之间留有间隙供热风通过。洞道式干燥机的进料和卸料为半连续式，即当一车湿料从洞道的一端进入时，从另一端同时卸出另一车干料。三、隧道式干燥机二、隧道式干燥机的分类1、混合式：混流综合了并流、逆流的优点，在整个干燥周期的不同阶段可以更灵活地控制干燥条件。通常将洞道分成两段，第一段为并流，干燥速率大，对应于物料的第一干燥阶段；第二阶段为逆流，可满足物料的最终干燥要求，对应于物料的第二干燥阶段。因为第二阶段的干燥时间较长，一般洞道的第二段也比第一段长。三、隧道式干燥机二、隧道式干燥机分类2、顺流式：料车从隧道一端推人，湿物料先与高温热风接触，对高水分物料，可采用较高的热风温度，也不致损伤产品品质。而物料接近干燥成品时，热风温度降低，可防止产品过热，但难以获得低水分产品。三、隧道式干燥机二、隧道式干燥机分类3、逆流式：料车从隧道一端推人，湿物料先与低温高湿的热风接触，传热速率高。而物料接近干燥成品时，与高温低湿的热风温度接触。较少使用。三、隧道式干燥机二、隧道式干燥机分类4、穿流式：干燥机的每一段由活动隔板分隔，在料车进出时，隔板打开，而在干燥时则将洞道切断成为纵向通路，靠换向装置构成总体上曲折的气流通道。加热器设在马蹄形的换向处，可以独立控制该段气流的温度。四、网带式干燥设备网带式干燥机适用于谷物、脱水蔬菜、中药材等产品的干燥。适用的物料形状可有片状、条状、颗粒、棒状、滤饼类等。网带式干燥机是一种将物料置于输送网带上，在随带运动通过隧道过程中与热风接触而干燥的设备。网带式干燥机由干燥室、输送带、风机、加热器、提升机和卸料机等组成。沿输送网方向，可分成若干相对独立的单元段，每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。每段内干燥介质的温度、湿度和循环量等操作参数可以独立控制，使物料干燥过程达到最优化。输送带为不锈钢丝网或多孔板不锈钢链带，转速可调。带网式干燥机因结构和干燥流程不同可分成单层、多层和多段等不同的类型。四、网带式干燥设备1、工作过程物料在干燥器内均匀运动前移的网带上，气流经加热器加热，由循环风机进入热风分配器，成喷射状吹向网带上的物料，与物料接触，进行传热传质。大部分气体循环，一部分温度低，含湿量较大的气体作为废气由排湿风机排出。2、单层单段式网带式干燥机（1）特点优点：网带透气性能好，热空气易与物料接触，停留时间可任意调节。物料无剧烈运动，不易破碎。每个单元可利用循环回路，控制蒸发强度。若采用红外加热，可一起干燥、杀菌，一机多用。缺点：占地面积大，如果物料干燥的时间较长，则从设备的单位地面积生产能力上看不很经济，另外设备的进出料口密封不严，易产生漏气现象。四、网带式干燥设备食品工厂机械与设备——第九章干燥机械与设备（2）工作过程全机分成两个干燥区和一个冷却区。每个干燥区段由空气加热器、循环风机、热风分布器及隔离板等组成加热风循环。第一干燥区的空气自下而上经加热热器穿过物料层，第二干燥区的空气自上而下经加器穿过物料层。最后一个是冷却区，没有空气加热器。3、单层多段带式干燥机亦称复合型带式干燥机，是用多条循环输送带(多至4条)串联组成物料输送系统的带式干燥机。（1）特点优点：①物料在带间转移时得以松动、翻转，物料的蒸发面积增大，改善了透气性和干燥均匀性。②不同输送带的速度可独立控制，且多个干燥区的热风流量及温度和湿度均可单独控制，便于优化物料干燥工艺。缺点:占地面积较大。四、网带式干燥设备食品工厂机械与设备——第九章干燥机械与设备（2）工作过程整个干燥机也分成两个干燥区和一个吹风冷却区，第一干燥区又分成前、后两个温区，物料经第一、二区干燥后，从第一输送带的末端自动落入第二个输送带的首端，其间物料受到拨料器的作用而翻动，然后通过冷却区，最后由终端卸出产品。4、多层带式干燥机基本构成部件与单层式的类似。输送带为多层(输送带层数可达15层，但以3~5层最为常用)，上下相叠架设在上下相通的干燥室内。（1）特点层间有隔板控制干燥介质定向流动，使物料干燥均匀。各输送带的速度独立可调，一般最后一层或几层的速度较低而料层较厚，这样可使大部分干燥介质与不同干燥阶段的物料得到合理的接触分配，从而提高总的干燥速率。多层带式干燥机结构简单，常用于干燥速度低、干燥时间长的场合，广泛用于谷物类的干燥，由于操作中多次翻料，因此不适于黏性物料及易碎物料的干燥。四、网带式干燥设备（2）工作过程工作时湿物料从进料口进至输送带上，随输送带运动至末端，通过翻板落至下一输送带移动送料，依次自上而下，最后由卸料口排出。外界空气经风机和加热器形成热风，通过分层进风柜调节风量送入干燥室，使物料干燥。排出的废气可对物料进行预热。五、喷雾干燥机喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。许多粉状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵物等都用喷雾干燥机生产，也是主要的微胶囊造粒设备之一。1、喷雾干燥机的特点（1）优点干燥速度快。产品质量好。松脆空心颗粒产品具有良好的流动性、分散性和溶解性，并能很好地保持食品原有的色、香、味。营养损失少。快速干燥大大减少了营养物质的损失，如牛乳粉加工中热敏性维生素C只损失5％左右。因此，特别适合于易分解、变性的热敏性食品加工。产品纯度高。喷雾干燥是在封闭的干燥室中进行，既保证了卫生条件，又避免了粉尘飞扬，从而提高了产品纯度。工艺较简单。料液经喷雾干燥后，可直接获得粉末状或微细的颗粒状产品。生产率高。便于实现机械化、自动化生产，操作控制方便，适于连续化大规模生产，且操作人员少，劳动强度低。（2）缺点投资大。水分蒸发强度仅能达到2.5~4.0kg／(m3·h)，故设备体积庞大，且需要雾化器、粉尘回收、清洗装置等。能耗大，热效率不高。热效率为30％~40%。五、喷雾干燥机2、喷雾干燥机的原理运用雾化装置等机械作用，把液态食品物料分散成雾状的细小液滴，使其表面积急剧增加，然后与热空气接触，在较短时间内（瞬时）除去大部分水分，获得水分含量较低的粉体产品的对流干燥过程。废气干物料旋风分离器蒸汽冷凝水冷空气热空气板式换热器五、喷雾干燥机2、喷雾干燥机的原理雾化器出来的范围10~100μm的料液雾滴，有巨大表面积；雾滴与进入干燥室的热气流接触，可在瞬间(0.01~0.04s)发生强烈的热交换和质交换，使其中绝大部分水分迅速蒸发气化并被干燥介质带走。由于水分蒸发会从液滴吸收气化潜热，因而液滴的表面温度一般为空气的湿球温度。包括雾滴预热、恒速干燥和降速干燥等三个阶段的整个过程，只需10~30s便可得到符合要求的干燥产品。产品干燥后由于重力作用，大部分沉降于底部，少量微细粉末随废气进入粉尘回收装置得以回收。五、喷雾干燥机3、喷雾干燥机系统五、喷雾干燥机3、喷雾干燥机系统（1）空气加热系统包括：空气过滤器、鼓风机、空气加热器、热分配器等。（2）雾化系统包括：料液贮槽、过滤器、供料装置、雾化器等。（3）干燥室包括：不同雾化装置、干燥室设计等。（4）产品收集系统包括：出粉器、贮粉装置、产品冷却和粒度筛分（分级）装置等。（5）废气排放及微分回收系统包括：捕粉装置、排风装置等。（6）系统控制装置及废热回收装置五、喷雾干燥机4、雾化器雾化器是整个喷雾干燥的关键部件之一，对产品质量和经济指标有重要影响。雾化器分散度越高，干燥效率越大；雾化越均匀，产品的含水量变化越小。因此，雾化器既要保证料液的分散度，又要使粒度变化控制在最小限度。分为离心式、压力式和气流式三种。五、喷雾干燥机（1）离心式雾化器料液在高速转盘（圆周速度90~160m/s）中受离心力作用从盘边缘甩出而雾化。液体受到二种力作用，一是离心力和重力作用下得到加速而分裂雾化；二是液体和周围空气同时接触面处，存在摩擦力促使形成雾滴。前者为离心雾化，后者为速度雾化，实际上这二者是同时存在的。离心式雾化器的雾化效果与料液特性、流量、圆盘形状直径及速度直接有关。五、喷雾干燥机（1）离心式雾化器离心式雾化过程的“三大”特点：①当料液流量较少时，圆盘周边的液滴立克被抛出直接分裂成液滴。②当料液流量较大而转速加快时，半球状物料液被拉成许多丝状射流，丝状割裂成液滴。③当料液流量继续增大时，液丝间互相并成薄膜，膜丝分裂成液滴。食品工厂机械与设备——第九章干燥机械与设备五、喷雾干燥机（1）离心式雾化器优点：①液料通道大，不易堵塞；②对液料的适应性强。高粘度、高浓度的液料均可；③操作弹性大，进液量变化±25％时，对产品质量无大影响。缺点：①结构复杂、造价高；②动力消耗比压力式大；③只适于顺流立式喷雾干燥设备。五、喷雾干燥机（2）压力式雾化器用高压泵使液体获得高压(7~20MPa)，高压液体通过喷嘴(孔径0.5~1.5mm)时，将压力能转变为动能而高速喷出时分散为雾滴。当高压液体从喷嘴出口喷出后不远的距离，将克服表面张力，使液膜分裂成细线，加上湍流径向分速度和周围空气相对速度的影响，使液线再分裂成大小不同的液滴。五、喷雾干燥机（2）压力式雾化器实际上是一支喷枪，需要与高压泵配合才能工作，一般使用的高压泵为三柱塞泵。优点：①结构简单，操作无噪声；②改变喷嘴内部结构，易得到所需的雾化形状；③大规模生产可采用多喷嘴喷雾。缺点：①生产过程中流量无法调节；②喷嘴喷孔口径小于1mm时，易产生堵塞；③不适用粘度高的胶状料液及有固相分解的悬浊液喷雾；④喷嘴易磨损。五、喷雾干燥机（3）气流式雾化器是依靠高速气流工作的雾化器，利用料液在喷嘴出口处与高速运动(一般为200~300m/s)的空气相遇，由于料液速度小，而气