1第十章食品干燥機(jī)械與設(shè)備真空干燥箱

多層帶式穿流干燥機(jī)壓蓋型冷凍干燥機(jī)多頭壓蓋型冷凍干燥機(jī)動畫：葡萄風(fēng)干房間隙洞道干燥4本章主要內(nèi)容

第一節(jié)概述

第二節(jié)真空干燥設(shè)備第三節(jié)冷凍干燥設(shè)備第四節(jié)噴霧干燥設(shè)備第五節(jié)沸騰干燥設(shè)備（流化床）第六節(jié)電磁輻射干燥設(shè)備第七節(jié)國內(nèi)外干燥機(jī)械研究進(jìn)展5第一節(jié)概述

干燥：從物體中除去水分的操作。

干燥示意圖

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第一節(jié)概述一、干燥的概念：二、干燥的目的：三、干燥的方法：四、干燥食品的分類：

在物料內(nèi)部的溶劑借助于分子擴(kuò)散作用從固相物料溶質(zhì)相對完全除去的一個過程，即從食品或食品物料中除去水分的過程。便于物料的貯藏和運(yùn)輸，擴(kuò)大供應(yīng)范圍；滿足食品含水率的要求，達(dá)到安全貯藏的目的；抑制貯藏中的生化反應(yīng)，保證產(chǎn)品質(zhì)量；經(jīng)干燥和其它工藝處理，制成風(fēng)味和形狀各異的產(chǎn)品。加工程度分：自然干燥和人工干燥人工干燥又分為：對流干燥、傳導(dǎo)干燥、輻射干燥、介電加熱干燥按被干燥食品的狀態(tài)：粉、塊、漿按被干燥食品的理化性質(zhì)：液態(tài)、濕固態(tài)78第二節(jié)真空干燥設(shè)備一、真空干燥的基本原理和特點(diǎn)1、基本原理2、真空干燥的特點(diǎn)物料在干燥過程中溫度低，水分易蒸發(fā)，干燥時間短，物料易形成多孔狀，產(chǎn)品溶解性，復(fù)水性，色澤口感好；能減輕甚至避免食品中脂肪氧化、色素褐變或其他氧化變質(zhì)；可用較少的熱能，得到較高的干燥速率，熱能利用經(jīng)濟(jì)；適用性強(qiáng)，對不同性質(zhì)，不同狀態(tài)的物料，均能適應(yīng)；控制能有較高的精度，但投資和動力消耗大，產(chǎn)量較低。9二、真空干燥設(shè)備的主要組件真空干燥設(shè)備的主要組件真空室供熱系統(tǒng)真空系統(tǒng)水蒸氣收集裝置10帶式連續(xù)真空干燥設(shè)備：加工對象：液態(tài)食品產(chǎn)品：泡沫片狀，顆粒狀特點(diǎn)：干燥時間短，能形成多孔狀制品，能避免混入異物防止污染，可直接干燥高濃度，高粘度的物料。11

圓筒攪拌型真空干燥器動畫：真空耙式干燥12第五節(jié)冷凍干燥設(shè)備一、冷凍干燥的基本原理及特點(diǎn)冷凍干燥，也叫升華干燥，就是將待干燥的濕物料在較低溫度下凍結(jié)成固態(tài)后，在高真空度的環(huán)境下，將已凍結(jié)了的物料中的水分，不經(jīng)過冰的融化而直接從固態(tài)升華為氣態(tài)，從而達(dá)到干燥的目的。13冷凍干燥的特點(diǎn)(1)在低溫下操作，能保存食品的色、香、味。對熱敏感性物質(zhì)特別適合。(2)在真空操作，易氧化的物質(zhì)(如油脂類)得到了保護(hù)。(3)復(fù)水快，食用方便。

因?yàn)樗质窃诮Y(jié)冰狀態(tài)下直接蒸發(fā)的，故在干燥過

程中，水汽不帶動可溶性物質(zhì)移向物料表面，不會

在物料表面沉積鹽類，不會形成硬質(zhì)薄皮；亦不會

因收縮引起變形，故極易吸水恢復(fù)原形。(4)能排除95～99％以上的水分，產(chǎn)品能長期保存。(5)費(fèi)用高。14冷凍干燥的原理15

食品的干燥有其自身的特點(diǎn)，根據(jù)上述原理，食品冷凍干燥一般分三個階段進(jìn)行：一、預(yù)凍階段二、升華干燥階段三、解析干燥16二、冷凍干燥設(shè)備的主要組件、分類和應(yīng)用

1．冷凍干燥設(shè)備的主要組件(1)冷凍干燥室(2)冷凝器(3)真空系統(tǒng)(4)制冷系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)(5)控制系統(tǒng)172．冷凍干燥設(shè)備的分類(1)間歇式冷凍干燥設(shè)備18(2)連續(xù)式冷凍干燥設(shè)備連續(xù)式冷凍干燥機(jī)從進(jìn)料到出料為連續(xù)進(jìn)行，相對于間歇式干燥機(jī)，處理量大，設(shè)備利用率高，適宜于單品種、大批量的生產(chǎn)。193．冷凍干燥技術(shù)的應(yīng)用冷凍干燥技術(shù)主要用于一些高附加值產(chǎn)品的加工，要使冷凍干燥技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)，還需要解決降低設(shè)備造價，減小能量源消耗，縮短生產(chǎn)周期長等問題。由于冷凍升華干燥具有其他干燥方法無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到人們的青睞。隨著研究工作的深入，加工材料及制造技術(shù)的改進(jìn)，冷凍升華干燥在食品、生物制品醫(yī)藥等方面的應(yīng)用將日益廣泛，在食品工業(yè)中，常用于肉類、水產(chǎn)、果蔬、禽蛋、酶制劑、維生素、方便食品、咖啡、茶和調(diào)味品等干燥。20

第三節(jié)噴霧干燥設(shè)備一、噴霧干燥的基本原理1、噴霧干燥定義：將液狀物料通過霧化器形成噴霧狀態(tài)，霧滴在沉降過程中，水分被熱空氣氣流蒸發(fā)而進(jìn)行脫水干燥的過程。2、噴霧干燥的基本原理通過機(jī)械力的作用，使料液通過霧化器而霧化成霧滴，其直徑一般為10-20μm，從而大大增加了表面積，一旦這些霧滴與從干燥塔頂部導(dǎo)入的熱空氣氣流接觸，在瞬間進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換和質(zhì)交換，使其中絕大多數(shù)水分迅速蒸發(fā)并被干燥介質(zhì)帶走而除去，經(jīng)10～30s干燥便得到符合要求的產(chǎn)品。動畫噴霧干燥器213、噴霧干燥的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①干燥速度快②產(chǎn)品質(zhì)量好③工藝簡單、控制方便④營養(yǎng)損失少⑤產(chǎn)品純度高缺點(diǎn)：能耗大、熱效率不高設(shè)備較復(fù)雜、占地面積大、一次性投資大干燥室易于粘附產(chǎn)品微粒，清洗困難，清洗量大將料液霧化成細(xì)小微粒，以及從廢氣回收夾帶的粉粒產(chǎn)品所需的機(jī)構(gòu)復(fù)雜。22送風(fēng)系統(tǒng)送料系統(tǒng)干燥室排料系統(tǒng)排風(fēng)系統(tǒng)23

噴霧干燥室：霧化器、熱風(fēng)分配器、刮粉、出料裝置等

霧化器分為4、噴霧干燥設(shè)備的主要組件壓力式霧化器離心式霧化器

利用高壓泵，使料液獲得很高的壓力(2～20MPa)，從直徑較小噴嘴中噴出，由于壓力大，噴嘴小，料液瞬時霧化成直徑很微小的霧滴。料液的分散度取決于噴嘴的結(jié)構(gòu)、料液的流出速度和壓力、料液的物理性質(zhì)(表面張力、粘度、密度等)。

借助高速轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生離心力，將料液高速甩出成薄膜、細(xì)絲，并受到腔體空氣的摩擦和撕裂作用而霧化，噴霧的均勻性隨著圓盤轉(zhuǎn)速的增加而提高。

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噴霧干燥設(shè)備應(yīng)用27

第四節(jié)沸騰干燥設(shè)備（流化床）一、沸騰干燥的基本原理與特點(diǎn)1．沸騰干燥的基本原理

將顆粒物料堆放在分布板上，當(dāng)氣體由設(shè)備下部通入床層，隨著氣流速度加大到某種程度，固體顆粒在床層內(nèi)就會產(chǎn)生沸騰狀態(tài)，這種床層稱為流化床。沸騰干燥是在干燥物料時，熱空氣既是流化介質(zhì)，又是干燥介質(zhì)，而被干燥的物料在熱氣流中一方面被吹起、翻滾、互相混合和摩擦碰撞，另一方面又在進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，從而達(dá)到干燥的目的。2829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，停留時間短，故適宜于熱敏性物料干燥；

3、干燥室停留時間可根據(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，對物料表面水分可

使用比較高的熱風(fēng)溫度。

缺點(diǎn)：

1、對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)場合不適。

3、對易結(jié)塊物料與設(shè)備會粘壁或堵塞。2．沸騰干燥的特點(diǎn)

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二、流化床干燥器的主要組件、分類和應(yīng)用

1．流化床干燥器的組件

流化床干燥器主要有熱風(fēng)系統(tǒng)(空氣過濾器、鼓風(fēng)機(jī)、加熱器、氣體預(yù)分布器等)、進(jìn)料系統(tǒng)(帶式輸送機(jī)、加料器等)、流化床系統(tǒng)(分布板、干燥器等)、分離系統(tǒng)(抽風(fēng)機(jī)、料倉、下料器、施風(fēng)除塵器等)以及卸料管等裝置組成，其中加料器有三種形式：旋轉(zhuǎn)加料管、散布柵和散布錐。312．流化床干燥器的分類按被干燥的物料分類：①粒狀物料；②膏狀物料；③懸浮液和溶液等具有流動性的物料。按操作情況分類：①間歇式；②連續(xù)式。按設(shè)備結(jié)構(gòu)形式分類：①單層流化床干燥器；②多層流化床干燥器；③臥式多室流化床干燥器；④噴動干燥器；⑤脈沖流化床干燥器；⑥振動流化床干燥器；⑦惰性粒子流化床干燥室；⑧錐形流化床干燥器。32設(shè)備

1、單層沸騰干燥器

結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，生產(chǎn)能力大，應(yīng)用廣泛。適宜易干燥或干燥強(qiáng)度要求不嚴(yán)格的粒狀物料。單層圓筒型流化床干燥機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示。工作過程氣流分布板氣流預(yù)分布器特點(diǎn)33工作過程濕物料由膠帶輸送機(jī)送到加料斗，再經(jīng)拋料機(jī)送入干燥機(jī)內(nèi)?？諝饨?jīng)過濾器由鼓風(fēng)機(jī)送入空氣加熱器加熱，熱空氣進(jìn)入流化床底后由分布板控制流向，對濕物料進(jìn)行干燥。物料在分布板上方形成流化床。干燥后的物料經(jīng)溢流口由卸料管排出，夾帶細(xì)粉的空氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后由抽風(fēng)機(jī)排出。34氣流分布板是流化床干燥機(jī)的主要部件之一。作用是支持物料，均勻分配氣體，以創(chuàng)造良好的流化條件。多采用金屬或陶瓷材料制作。各種氣流分布板如圖所示。35氣流預(yù)分布器圖為兩種結(jié)構(gòu)形式的氣流預(yù)分布器。作用：使氣流能夠較為均勻地到達(dá)分布板，并使得可在較低阻力下達(dá)到均勻布?xì)?。有些設(shè)備，為使氣流分布均勻，還直接將整個床體分隔成若干個室。36特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)：(1)由于顆粒在床中與氣流高度混合，自由度很大，為了限制顆粒過早從出料口出去，保證物料干燥均勻，必須有較高的流化床層才能使顆粒在床內(nèi)停留足夠的時間，從而造成氣流壓降增大。單層流化床干燥機(jī)操作方便，在食品工業(yè)上應(yīng)用廣泛，適用容易干燥、處理量較大且對最終含水量要求不高的產(chǎn)品。37（二）多層沸騰床干燥機(jī)適用于要求干燥較均勻或干燥時間較長的產(chǎn)品。干燥機(jī)整體為塔形結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)多層孔板，通常物料由干燥塔上部的一層加入，物料通過適當(dāng)方式自上而下轉(zhuǎn)移，干燥物料最后從底層或塔底排出。因此，濕物料與加熱空氣在流化床干燥機(jī)內(nèi)總體呈逆流向。物料從上一層進(jìn)入下一層的方法有多種，如圖所示。根據(jù)物料在層間轉(zhuǎn)移方式可分為溢流式和穿流式(即直流式)兩種形式。38溢流式多層流化床干燥機(jī)圖9.12(1)所示為溢流式多層流化床干燥機(jī)。濕物料顆粒由第一層加入，經(jīng)初步干燥后由溢流管進(jìn)入下一層，最后從最底層出料。由于顆粒在層與層之間沒有混合，僅在每一層內(nèi)流化時互相混合，且停留時間較長，所以產(chǎn)品能達(dá)到很低的含水量且較為均勻，熱量利用率也顯著提高。39穿流板式流化床干燥機(jī)如圖所示。干燥時，物料直接從篩板孔自上而下分散流動，氣體則通過篩孔自下而上流動，在每塊板上形成流化床。結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力強(qiáng)，但控制操作要求較高。適用物料顆粒的直徑一般在0.8~5mm。為使物料能通過篩板孔流下，篩板孔徑應(yīng)為物料粒徑的5~30倍，篩板開孔率30％~40％。物料的流動主要依靠自重作用，氣流還能阻止其下落速度過快，故所需氣流速度較低，大多數(shù)情況下，氣體的空塔氣速與流化速度之比為1.2~2。4041設(shè)有間距可調(diào)隔板，延長干燥時間，使物料均勻干燥。生產(chǎn)能力大。使用靈活。可對不同干燥室，通入不同風(fēng)量和風(fēng)溫，最后一室的物料還可用冷風(fēng)進(jìn)行冷卻。物料過濕易在前一、二干燥室產(chǎn)生結(jié)塊。適合難干燥和熱敏感性物料的干燥。2、臥式多室沸騰干燥器42在多孔板上按一定間距設(shè)置隔板，構(gòu)成多個干燥室，隔板間距可以調(diào)節(jié)。物料從加料口先進(jìn)入最前一室，借助于多孔板的位差，依次由隔板與多孔板間隙中順序移動，最后從末室的出料口卸出?？諝饧訜岷螅y(tǒng)一或通過支管分別進(jìn)入各干燥室，與物料接觸進(jìn)行干燥。夾帶粉末的廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離器，分離出的物料重回人干燥室，凈化廢氣由頂部排出。43

3、振動流化床干燥器流化床的機(jī)殼可振動。該干燥機(jī)可由分配段、流化段和篩選段三部分組成?？勺龈稍锘蚶鋮s機(jī)用。速溶奶粉生產(chǎn)中與噴霧干燥聯(lián)合使用。該形式的干燥機(jī)適合于干燥太粗或太細(xì)、易黏結(jié)、不易流化的物料。4445

第六節(jié)電磁輻射干燥設(shè)備電磁輻射干燥設(shè)備是利用電磁感應(yīng)加熱(如微波)或紅外線輻射效應(yīng)來干燥物料，由于這種感應(yīng)和輻射效應(yīng)使物料中的極性分子(主要是水分子)在激烈的運(yùn)動中產(chǎn)生摩擦而發(fā)熱，因此物料能從外部到內(nèi)部同時均勻發(fā)熱而干燥，并且具有選擇性，不會過熱而焦化，外部形狀的保持也比其他干燥方法好。46一、紅外輻射干燥設(shè)備1．紅外輻射干燥的基本原理

紅外線輻射器所產(chǎn)生的電磁波傳播到被干燥的物料，當(dāng)紅外線的發(fā)射頻率和被干燥物料中分子運(yùn)動的固有頻率(紅外線的發(fā)射波長和被干燥物料的吸收波長)相匹配時，引起物料中的分子強(qiáng)烈振動，在物料內(nèi)部發(fā)生激烈摩擦產(chǎn)生熱而達(dá)到干燥的目的。472．紅外輻射干燥的特點(diǎn)1)干燥速度快，生產(chǎn)效率高，節(jié)約電能消耗，中間不需要通過媒介物。2)設(shè)備小，便于連續(xù)生產(chǎn)和自動控制，與微波干燥相比，干燥裝置更簡單。3)干燥質(zhì)量好，由于物料表面和內(nèi)部的分子同時吸收遠(yuǎn)紅外輻射，因此加熱均勻，產(chǎn)品外觀和組織結(jié)構(gòu)等均有提高。4)建造簡便，易于推廣。4870年代我國就開始利用遠(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，烘干設(shè)備的處理能力可達(dá)每天數(shù)百噸。493．遠(yuǎn)紅外輻射干燥設(shè)備的主要組件及種類

輻射器：發(fā)射紅外線或遠(yuǎn)紅外線的器件干燥室：將輻射器裝入干燥室即組成了干燥機(jī)。反射集光裝置：利用紅外線的反射、吸收和透射特性，在紅外線和遠(yuǎn)紅外線干燥機(jī)中，為了加強(qiáng)輻射效力，常利用具有很高反射系數(shù)的金屬制作反射集光裝置。50二、微波干燥設(shè)備1．微波干燥的基本原理

微波一般是指波長在1mm～1m范圍(頻率為300～300000MHz)的電磁波。也稱做超高頻。微波的傳統(tǒng)應(yīng)用是將微波作為一種傳遞信息的媒介，應(yīng)用于雷達(dá)、通訊、測量等方面。近年來，除了傳統(tǒng)的微波應(yīng)用繼續(xù)發(fā)展外，微波作為一種能技術(shù)也迅速發(fā)展，將微波能廣泛用于對物體進(jìn)行加熱和干燥。微波干燥是利用微波在快速變化的高頻電磁場中與物質(zhì)分子相互作用，被吸收而產(chǎn)生熱效應(yīng)，把微波能量直接轉(zhuǎn)換為介質(zhì)熱能，從而達(dá)到干燥的目的。

512．微波干燥的特點(diǎn)1)干燥速度快2)干燥均勻，產(chǎn)品質(zhì)量好3)選擇性加熱干燥4)熱效率高523．微波干燥設(shè)備的主要組件(1)直流電源、微波發(fā)生器、冷卻裝置、微波傳輸元件、微波加熱器、控制及安全保護(hù)系統(tǒng)等組成。(2)微波干燥設(shè)備的主要形式：微波爐、微波真空干燥箱直流電源微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)微波加熱器被加熱物料連接波導(dǎo)53

第七節(jié)國內(nèi)外干燥機(jī)械研究進(jìn)展國內(nèi)