第八章食品干燥机械与设备.ppt

第八章食品干燥机械与设备 主讲人 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 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 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 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 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 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 五 喷雾干燥机 2 喷雾干燥机的原理雾化器出来的范围10 100 m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 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 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 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 五 喷雾干燥机 1 离心式雾化器优点 液料通道大 不易堵塞 对液料的适应性强 高粘度 高浓度的液料均可 操作弹性大 进液量变化 25 时 对产品质量无大影响 缺点 结构复杂 造价高 动力消耗比压力式大 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 结构简单 操作无噪声 改变喷嘴内部结构 易得到所需的雾化形状 大规模生产可采用多喷嘴喷雾 缺点 生产过程中流量无法调节 喷嘴喷孔口径小于1mm时 易产生堵塞 不适用粘度高的胶状料液及有固相分解的悬浊液喷雾 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 而气流速度大 两者存在相当大速度差 从而液膜被拉成丝状 然后分裂成细小的雾滴 五 喷雾干燥机 3 气流式雾化器料液的雾滴大小取决于两相速度差和料液黏度 相对速度差越大 料液黏度越小 则雾滴越细 雾化分散度取决于喷嘴的结构 料液的流出速度和压力 料液的物理性质 表面张力 黏度 密度等 五 喷雾干燥机 4 三种雾化器比较在选型时 需考虑生产要求 待处理物料的性质及工厂等诸方面具体情况 国内外食品工业大规模生产时都采用压力喷雾和离心喷雾 目前国内以压力喷雾占多数 如在乳粉和蛋粉生产中 压力喷雾占76 离心喷雾占24 国外在欧洲以离心喷雾为主 而在美国 新西兰 澳大利亚 日本等国则以压力喷雾为主 气流式由于动力消耗大 适用于小型设备 而在食品工业中 很少在大规模生产中应用 五 喷雾干燥机 5 喷雾干燥室提供雾化待干物料与热空气接触热交换的空间 是喷雾干燥机的核心 分为立式 常用 和卧式等 内部装有雾化器 热风分配器及出料装置等 并开有进 排气口 出料口及人孔 视孔 灯孔等 为了节能和防止 带有雾滴和粉末的 热湿空气在器壁结露和出于节能考虑 喷雾干燥室壁均由双层结构夹保温层构成 并且内层一般为不锈钢板制成 另外 为了尽量避免粉末黏附于器壁 一般干燥室的壳体上还安装有使黏粉抖落的振动装置 1 喷雾干燥工艺对干燥室的要求 要有一定的空间 以提供足够热空气及物料停留时间 要有一定的径向宽度和清除物料粘壁装置 保证物料不发生粘壁现象 热风在干燥室的分配合理 保证热风和物料有效混合 五 喷雾干燥机 5 喷雾干燥室 2 三种常用于塔壁的冷却方法 由塔的圆柱体下部切线方向进入冷空气扫过塔壁 设冷却用夹套 冷空气由圆柱体上部夹套进入 并由锥底夹套排出 沿塔内壁安装旋转空气清扫器 通冷空气进行冷却 3 喷雾干燥室内热风与物料流向按热风与料液的运动方向分为 顺流 逆流和混流 五 喷雾干燥机 5 喷雾干燥室 3 喷雾干燥室内热风与物料流向 顺流 热风与雾化物料同向流动 常是室顶进入 雾滴初期与高温低湿热空气接触 传热动力大 对产品质量影响不大 后期与低温高湿热空气接触 适宜热敏性物料 逆流 热风与雾化物料反向流动 常是物料室顶进入 热风底部进入 雾滴初期与低温高湿热空气接触 后期与高温低湿热空气接触 传热动力稳定 易过热焦化 不适宜热敏性物料 混流 呈不规则流动 常是热风上下反复流动 物料从上而下流动 雾滴与热风接触充分 产生骚动 干燥效果好 但可能产生粘壁 五 喷雾干燥机 6 喷雾干燥机系统 1 压力式喷雾干燥机系统 五 喷雾干燥机 6 喷雾干燥机系统 1 压力式喷雾干燥机系统物料 平衡槽 离心泵 过滤器 高压泵 压力雾化器 粉粒 干燥室出口 流化床干燥 筛分机 成品和回溶粉 塔顶空气过滤器空气 鼓风机 加热器 压力式干燥室 旋风分离器 放空 流化床空气过滤器排除 五 喷雾干燥机 6 喷雾干燥机系统 2 离心式喷雾干燥机 六 流化床干燥设备 1 流化床干燥设备的原理与特点 1 原理物料被大量气流吹起 呈悬浮状态 在沸腾移动中干燥 2 特点物料与干燥介质接触充分 传热效果好 温度分布均匀 干燥速度大 停留时间短 生产能力高 同一设备既可以分批生产 又可连续生产 干燥停留时间可根据产品含水量调整 设备简单 投资费用低 操作维修方便 不适应粒径过大或过小 含水率过高 易结块的物料 适宜于处理粉状且不易结块的物料 物料粒度通常为30 m 6mm 物料颗粒直径小于30 m时 气流通过多孔分布板后极易产生局部沟流 颗粒直径大于6mm时 需要较高的流化速度 动力消耗及物料磨损随之增大 六 流化床干燥设备 2 流化床干燥设备的适用范围适宜于处理粉状且不易结块的物料 物料粒度通常为30 m 6mm 物料颗粒直径小于30 m时 气流通过多孔分布板后极易产生局部沟流 颗粒直径大于6mm时 需要较高的流化速度 动力消耗及物料磨损随之增大 适用于处于降速干燥阶段的物料 对于粉状物料和颗粒物料 适宜的含水范围分别在2 5 和10 15 之间 气流干燥或喷雾干燥得到物料 若仍含有需要经过较长时间降速干燥方能去除的结合水分 则更适于采用流化床干燥 六 流化床干燥设备 3 单层流化床干燥设备湿物料由胶带输送机送到加料斗 再经抛料机送入干燥机内 空气经过滤器由鼓风机送入空气加热器加热 热空气进入流化床底后由分布板控制流向 对湿物料进行干燥 物料在分布板上方形成流化床 干燥后的物料经溢流口由卸料管排出 夹带细粉的空气经旋风分离器分离后由抽风机排出 六 流化床干燥设备 4 多层流化床干燥设备 1 溢流式适用于要求干燥较均匀或干燥时间较长的产品 干燥机整体为塔形结构 内设多层孔板 湿物料颗粒由第一层加入 经初步干燥后由溢流管进入下一层 最后从最底层出料 由于颗粒在层与层之间没有混合 仅在每一层内流化时互相混合 且停留时间较长 所以产品能达到很低的含水量且较为均匀 热量利用率也显著提高 六 流化床干燥设备 4 多层流化床干燥设备 2 穿流式干燥时 物料直接从筛板孔自上而下分散流动 气体则通过筛孔自下而上流动 在每块板上形成流化床 结构简单 生产能力强 但控制操作要求较高 适用物料颗粒的直径一般在0 8 5mm 为使物料能通过筛板孔流下 筛板孔径应为物料粒径的5 30倍 筛板开孔率30 40 物料的流动主要依靠自重作用 气流还能阻止其下落速度过快 故所需气流速度较低 大多数情况下 气体的空塔气速与流化速度之比为1 2 2 六 流化床干燥设备 5 卧式多室流化床干燥设备 1 目的降低压强降 保证产品均匀干燥 降低床层高度 2 结构横截面为长方形 用垂直挡板分隔成多室 挡板下端与多孔分布板之间留有间隙 使物料能从一室进入另一室 3 工作过程物料由第一室进入 从最后一室排出 在每一室与热空气接触 气 固两相总体上呈错流流动 4 特点不同小室中的热空气流量可以分别控制 其中前段物料湿度大 可以通入较多热空气 而最后一室 必要时可通入冷空气对产品进行冷却 六 流化床干燥设备 6 脉冲流化床干燥设备在干燥机下部周向均布几根热风进管 每根管上装有快开阀门 按一定的频率 如4 16Hz 和次序启闭 使流化气体周期性脉冲输入 当气阀打开时 突然进入的气体会对物料床层产生脉冲 脉冲又很快在物料颗粒间传递能量 短时间内形成剧烈的局部流化沸腾状态 流化状态又在床内扩散和向上移动 从而使得气体和物料间有强烈的传热传质作用 当气阀关闭时 流化态在同一方向逐步消失 物料又回到堆积状态 如此 流化床内的脉冲式循环一直维持到物料被干燥为止 适用于不易干燥或有特殊要求的物料 属间歇操作 适用于粒度为10 m 0 4mm的物料 床高0 1 0 4m 六 流化床干燥设备 7 典型流化床干燥设备系统风机驱使热空气以适当的速度通过床层 与颗粒状的湿物料接触 使物料颗粒保持悬浮状态 热空气既是流化介质 又是干燥介质 被干燥的物料颗粒在热气流中上下翻动 互相混合与碰撞 进行传热和传质 达到干燥的目的 当床层膨胀至一定高度时 因床层空隙率的增大而使气流速度下降 颗粒回落而不致被气流带走 经干燥后的颗粒由床侧面的出料口卸出 废气由顶部排出 并经旋风分离器回收所夹带的粉尘 七 气流干燥设备 1 气流干燥原理与分类 1 原理气流干燥机利用高速热气流 在并流输送潮湿粉粒状或块粒状物料的过程中 对其进行干燥 2 适用范围气流干燥机适用于在潮湿状态仍能在气体中自由流动的颗粒物料的干燥 如面粉 谷物 葡萄糖 食盐 味精 离子交换树脂 水杨酸 切成粒状或小块状的马铃薯 肉丁及各种粒状食品等均可用采用气流干燥法干燥 粒径在0 5 0 7mm以下的物料 不论其初始湿含量如何 一般都能干燥至0 3 0 5 的含水量 因此 乳品和蛋加工工业中 有时也用气流干燥机对喷雾干燥机得到的粉末作进一步的干燥 如要获得更低的含水量 则还可在气流干燥机之后再设置一流化床干燥机 3 分类气流干燥机有多种形式 主要有直管式 多级式 脉冲式 套管式 旋风式 环管式等 七 气流干燥设备 2 直管式气流干燥机被干燥物料经螺旋送料器送入干燥管的底部 然后被预热器加热后的热空气吹起 气体与固体物料在流动过程中因剧烈的相对运动而充分接触 进行传热和传质 达到干燥的目的 干燥后的产品由干燥机顶部送出 废气由分离器回收夹带的粉末后 经排风机排入大气 七 气流干燥设备 2 直管式气流干燥机 1 优点 干燥强度大 物料在热风中呈悬浮状态 能最大限度地与热空气接触 且由于气速较高 一般达20 40m s 空气涡流的高速搅动 使气 固边界层的气膜不断受冲刷 减小了传热和传质的阻力 干燥时间短 对于大多数的物料只需0 5 2s 最长不超过5s 因为是并流操作 所以特别适宜于热敏性物料的干燥 占地面积小 由于气流干燥的容积传热系数大 所以干燥机体积可大为减小 热效率高 由于干燥机散热面积小 所以热损失小 最多不超过5 因而干燥非结合水时热效率可达60 左右 干燥结合水时可达20 左右 无专用的输送装置 气流干燥机的活动部件少 结构简单 易维修 成本低 操作连续稳定 可以一次性完成干燥 粉碎 输送 包装等工序 整个过程可在密闭条件下进行 减少物料飞扬 防止杂质污染 既改善了产品质量又提高了回收率 适用性广 可应用于各种粉状物料 粒径最大可达100mm 湿含量可达10 40 七 气流干燥设备 2 直管式气流干燥机 2 缺点 全部产品由气流带出 因而分离器的负荷大 气速较高 对物料颗粒有一定的磨损 所以不适用于对晶形有一定要求的物料 也不适宜用于需要在临界湿含量以下干燥的物料以及对管壁黏附性强的物料 由于气速大 全系统阻力大 因而动力消耗大 干燥管较长 一般在10m或10m以上 七 气流干燥设备 3 脉冲式气流干燥机干燥直管被直径交替缩小与扩大的脉冲管代替 物料首先进入管径较小的干燥管内 此处气体以较高的速度流过 使颗粒产生加速运动 当颗粒的加速运动终了时 干燥管直径突然扩大 由于颗粒运动的惯性 在该段内颗粒的速度大于气流的速度 颗粒在运动过程中因气流阻力而不断减速 在减速终了时 干燥管直径再度突然缩小 颗粒又被加速 管径重复交替的缩小与扩大 使颗粒的运动速度也在加速和减速之间不断地变化 没有等速运动阶段 从而强化了传热和传质速率 七 气流干燥设备 4 套管式气流干燥机气流干燥管由内管和外管组成 物料和气流同时由内管的下部进入 颗粒在管内加速运动至终了时 由顶部导入内外管间的环隙内 以较小的速度下降并排出 这种形式可以节约热量 第三节传导干燥设备 传导型干燥机的热能供给主要靠导热 要求被干燥物料与加热面间应有尽可能紧密的接触 故传导干燥机较适用于溶液 悬浮液和膏糊状固 液混合物的干燥 优点 首先在于热能利用的经济性 因这种干燥机不需要加热大量的空气 热能单位耗用量远较热风干燥机为少 其次传导干燥可在真空下进行 特别适用于易氧化食品的干燥 分类 连续式和间歇式 常压和真空 第三节传导干燥设备 一 滚筒干燥机主体是称为滚筒的中空金属圆筒 分类 单滚筒和双滚筒式 常压和真空式 圆筒随水平轴转动 其内部可由蒸汽 热水或其它载热体加热 圆筒壁即为传热面 物料的加入方式有浸没式和喷洒式 浸没式加料时 料液可能会因热滚筒长时间浸没而过热 为避免这一缺点 可采用洒溅式 第三节传导干燥设备 一 滚筒干燥机1 单滚筒干燥机采用浸没式加料方式 滚筒部分浸没在稠厚的悬浮液物料中 因滚筒的缓慢转动使物料成薄膜状附着于滚筒的外表面而进行干燥 当滚筒回转3 4 7 8转时 物料已干燥到预期的程度 即被刮刀刮下 由螺旋输送器送走 滚筒的转速因物料性质及转筒的大小而异 一般为2 8r min 滚筒上的薄膜厚度为0 1 1 0mm 干燥产生的水汽被壳内流过滚筒面的空气带走 流动方向与滚筒的旋转方向相反 第三节传导干燥设备 一 滚筒干燥机2 双滚筒干燥机采用的是由上面加入湿物料的方法 干物料层的厚度可用调节两滚筒间隙的方法来控制 第三节传导干燥设备 一 滚筒干燥机3 真空滚筒干燥机将滚筒密闭在真空室内 由于干燥过程在真空下进行 真空滚筒干燥机的进料 卸料刮刀等的调节必须在真空干燥室外部来操纵 所以这类干燥机通常成本较高 一般只用来干燥极为热敏的物料 第三节传导干燥设备 二 真空干燥箱主体是一真空密封的干燥室 是一种间歇式干燥设备 适用于固体或热敏性 氧敏性液体食品物料 这种干燥机中 初期干燥速度很快 但当物料脱水收缩后 则由于物料与干燥盘的接触逐渐变差 传热速率也逐渐下降 室内装有通加热剂 蒸汽等 的加热管 加热板 夹套或蛇管等 间壁则形成盘架 被干燥的物料均匀地散放于由钢板或铝板制成的活动托盘中 托盘置于盘架上 蒸汽等加热剂进入加热元件后 热量以传导方式经加热元件壁和托盘传给物料 盘架和干燥盘应尽可能做成表面平滑 以保证有良好的热接触 干燥过程产生的水蒸气由连接管导入混合冷凝器 第三传导干燥设备 三 带式真空干燥机连续式真空干燥设备 主要用于液状与浆状物料的干燥 干燥室一般为卧式封闭圆筒 内装钢带式输送机械 带式真空干燥机有单层和多层两种形式 干燥时间短 约5 25min 能形成多孔状制品 物料在干燥过程中能避免混入异物 防止污染 可以直接干燥高浓度 高黏度的物料 并可简化工序 节约热量 第三传导干燥设备 三 带式真空干燥机 1 单层带式真空干燥机由一连续不锈钢 加热滚筒 冷却滚筒 辐射元件 真空系统和加料装置等组成 供料口位于钢带下方 由一供料滚筒不断将浆料涂布在钢带的表面 涂在钢带上的浆料随钢带前移进入干燥器下方的红外线加热区 受热料层因内部产生的水蒸气而膨松成多孔状态 料层随后经过滚筒加热 再进入干燥上方的红外线区进行干燥 干燥至符合水分含量要求的物料在绕过冷却滚筒时受到骤冷作用 料层变脆 再由刮刀刮下排出 第三传导干燥设备 三 带式真空干燥机 2 三层带式真空干燥机三层输送带 沿输送方向采用夹套式换热板 设置了两个加热区和一个冷却区域 分别用蒸汽 热水 冷水进行加热和冷却 根据原料性质和干燥工艺要求 各段的加热温度可以调节 原料在输送带上边移动边蒸发水分 干燥成为泡沫片状物品 冷却后 经粉碎机粉碎成为颗粒状制品 最后由排出装置卸出 干燥产生的二次蒸汽和不凝性气体通过排气口 由冷凝和真空系统排出 第四节冷冻干燥设备 一 冷冻干燥原理1 冷冻干燥定义冷冻干燥就是把含有大量水分的物质 预先进行降温冻结成固体 然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来 而物质本身剩留在冻结时的冰架中 因此它干燥后体积不变 疏松多孔 第四节冷冻干燥设备 一 冷冻干燥原理2 冷冻干燥原理先将湿物料在共晶点 三相点 温度以下冻结 使水分变成固态的冰 然后在适当的真空度下 使冰直接升华为水蒸汽 再用真空系统中的冷凝器将水蒸汽冷凝 从而获得干燥制品的技术 图中OA OB OC三条曲线分别表示冰 水 水 水蒸气 冰 水蒸气两相共存时水蒸汽与温度之间的关系 分别称为融化曲线 汽化曲线和升华曲线 O点称为三相点 所对应的温度为0 01 水蒸气压为6 11mbar 4 58mmHg 611Pa的条件下 水 冰 水蒸气三者可共存且相互平衡 从理论上说 真空冷冻干燥的操作区域只需在水的三相点以下即可 但实际的操作条件要苛刻得多 通常在0 5 1 5mbar的真空度和 25 左右温度下 才能保证冷冻干燥的顺利进行 第四节冷冻干燥设备 二 冷冻干燥设备组成包括预冻 供热 蒸汽和不凝结气体排除系统及干燥室等部分构成 以冷冻干燥室为核心联系在一起 有些部分直接装在冷冻干燥室内 如供热的加热板 供冷的制冷板和水汽凝结器等 预冻过程可以独立于冷冻干燥机完成 此时冷冻干燥箱内不设冷冻板 第四节冷冻干燥设备 二 冷冻干燥设备组成 第四冷冻干燥设备 二 冷冻干燥设备组成1 预冻系统温度 必须过冷 温度低于物质的实际冰点很多 低于样品的共熔点0 20 C 冷速 影响冰晶 快冷 冰晶小 相互之间的孔隙小 阻碍水蒸汽的排出 所以干燥时间长 慢冷 结晶大 相互之间的孔隙大 利于水蒸汽的排出 所以干燥时间短 2 供热系统供热方式主要有传导 辐射和微波加热三种 精细供热 使水分升华 提供低温凝结器 冷阱 融化积霜所需的熔解热 供给升华热时 要保证传热速率既能使冻结层表面达到尽可能高的蒸汽压 又不致使冻结层融化 所以应根据传热速率决定热源温度 3 冷阱抽吸干燥过程中升华的水分 在13 3Pa的压力下 1g冰升华可产生100m3的蒸汽 若直接采用真空泵抽吸 则需要极大容量的抽气机才能维持所需的真空度 因此必须有