食品工厂机械与设备第九章

1、食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 食品工厂机械与设备 第九章 干燥机械与设备 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 第九章 干燥机械与设备 l 干燥在食品工业中的地位 l 干燥操作与设备 l 干燥机械设备种类 第一节 对流型干燥设备 第二节 传导型干燥设备 第三节 冷冻干燥机 l 本章小结 思考题 自测题 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l干燥在食品工业中的地位 减小体积和重量,降低贮运成本、提高保藏稳定 性，改善和提高食品风味和食用方便性等作用。 从液态到固态的各种食品物料均可以干燥成适 当的干制品。例如，牛乳、蛋液、豆乳通过喷雾干 燥可以得到乳粉、蛋粉和豆奶粉；蔬菜水

2、果通过热 风干燥可以得到脱水蔬菜和水果。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l干燥操作与设备 n 干燥是同时发生传热和传质的单元操作。 n 干燥机械设备通常是由多台装置构成的系统，但 往往称为干燥机或干燥器。例如，喷雾干燥系统 称为喷雾干燥机或喷雾干燥器，冷冻干燥设备系 统称为冷冻干燥机或冷冻干燥器等。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l干燥机械设备的分类 n 根据热量传递方式，干燥机械设备分成三大类：对根据热量传递方式，干燥机械设备分成三大类：对 流式、传导式和辐射式。见流式、传导式和辐射式。见表表9-1。 n 远红外和微波干燥机在本质上分别是远红外和微波远红外和微波干燥机

3、在本质上分别是远红外和微波 加热器，它们已经在本书第五章介绍，这里不再介加热器，它们已经在本书第五章介绍，这里不再介 绍。绍。 n 按操作压强分类按操作压强分类:常压干燥机和真空干燥机。常压干燥机和真空干燥机。 n 按操作方式，可分为连续式和间歇式干燥机。按操作方式，可分为连续式和间歇式干燥机。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n但需指出，这种分类是相对的。例如，真空干燥机和冷冻干但需指出，这种分类是相对的。例如，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，但也可以采用微波燥机多采用接触传导方式提供干燥热量，但也可以采用微波 方式供热。方式供热。 l干燥机械设备的分类 食

4、品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 第一节 对流型干燥设备 l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。 l型式：厢式、洞道式、流化床、喷动床、气流式、喷 雾干燥机。 l按物流气流接触方式：并流、逆流、混流和横流式。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 第一节 对流型干燥设备 一、厢式干燥器 二、洞道式干燥机 三、网带式干燥设备 四、流化床干燥设备 五、气流干燥设备 六、喷雾干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 一、厢式干燥器 l 常压间歇式干燥器，小型烘箱，大型烘房。 l 典型厢式干燥器 n

5、横流式 n中间加热式 n穿流式 l 厢式干燥器特点 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 一、厢式干燥器 l 常压间歇式干燥器，小型烘箱，大型烘房。 l 典型厢式干燥器(图9.1) n厢内有多层框架，物料盘置于其上，也可将物料放在框架小车厢内有多层框架，物料盘置于其上，也可将物料放在框架小车 上推入厢内，故又称为盘架式干燥器。上推入厢内，故又称为盘架式干燥器。 n厢式干燥器内设有加热器，有多种型式和布置方式，加热方法厢式干燥器内设有加热器，有多种型式和布置方式，加热方法 可采用蒸汽、煤气或电加热。可采用蒸汽、煤气或电加热。 n干燥器内的风机强制引入新鲜空气与器内废气混合，并驱使混干燥器内的

6、风机强制引入新鲜空气与器内废气混合，并驱使混 合气流循环流过加热器，再流经物料。空气流过物料的方式有合气流循环流过加热器，再流经物料。空气流过物料的方式有 横流和穿流两种。横流和穿流两种。 为减少热损失，厢式干燥器的四壁用绝热材料构成。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l热空气在物料上方掠过，与物料进行湿交换和热 交换。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l 若框架层数较多，可分成若干组，空气每流经一组料盘 之后，就流过加热器再次提高温度，如图9.1（2）所示， 即为具有中间加热装置的横流式干燥器。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l 粒状、纤维状等物料在框架的网板

7、上铺成一薄层，空气 以0.31.2m/s的速度垂直流过物料层，可获得较大的干 燥速率。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l厢式干燥器特点 n 优点：制造维修方便，灵活性大。优点：制造维修方便，灵活性大。 n 缺点：干燥不均匀，不易抑制微生物活动，装卸劳缺点：干燥不均匀，不易抑制微生物活动，装卸劳 动强度大，热能利用不经济动强度大，热能利用不经济(2.5kg蒸汽蒸汽1kg水水)。 n 常用于需长时间干燥、数量不多，及需要特殊条件常用于需长时间干燥、数量不多，及需要特殊条件 干燥的物料，如水果、蔬菜、香料等。干燥的物料，如水果、蔬菜、香料等。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 二

8、、洞道式干燥机 l结构 l料盘-小车及进出 l干燥介质空气(2.56.0m/s，不小于1.0m/s) l物料与空气流向(并流、逆流和混流三种) l洞道干燥机特点 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l料盘-小车及进出 n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。 n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。 n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。 n洞道的门只有在进、卸料时才开启，其余时间都是密闭 的。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备

9、 l干燥介质空气 空气由风机推动流经预热器，然后依次在各小 车的料盘之间掠过，同时伴随轻微的穿流现象。空 气的流速为2.56.0m/s，不小于1.0m/s。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l物料与热风流向 n 热风可沿物流纵向流动，分为并流、逆流和混流 三种。 n 热风也与物流呈横向 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l混流方式 n 混流综合了并流、逆流的优点，在整个干燥周期的不同混流综合了并流、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。阶段可以更灵活地控制干燥条件。 n 通常将洞道分成两段，通常将洞道分成两段， n第第1段并流，干燥速率大，对应于第段

10、并流，干燥速率大，对应于第1干燥阶段；干燥阶段； n第第2段逆流，可满足物料最终干燥要求，对应第段逆流，可满足物料最终干燥要求，对应第2干干 燥阶段。燥阶段。 n第第2阶段干燥时间较长，一般洞道的第阶段干燥时间较长，一般洞道的第2段也比第段也比第1段段 长。长。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l洞道干燥机特点 n优点：优点： 气流温度气流温度-湿度湿度-速度条件控制非常灵活，适用速度条件控制非常灵活，适用 于实验工作；于实验工作； 料车每前进一步，气流的方向就转换一次，制料车每前进一步，气流的方向就转换一次，制 品的水分含量更均匀。品的水分含量更均匀。 n缺点：缺点： 结构复杂，密

11、封要求高，需要特殊的装置；结构复杂，密封要求高，需要特殊的装置； 压力损失大，能量消耗多。压力损失大，能量消耗多。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 有一段长度为2040m的洞道。 n 如图9.3所示，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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 三、网带式干燥设备 l 网带式干燥机简介 l 适用于谷物、脱水蔬菜、中药材等产品。物料形状可有片 状、条状、颗粒、棒状、滤饼类等。 l 可分成单层、多层和多段等

12、不同的类型。 （一）单段带式干燥机 （二）多段带式干燥机 （三）多层带式干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l网带式干燥机简介 n 物料置于输送网带上的物料物料置于输送网带上的物料,在通过隧道过程与热风接触在通过隧道过程与热风接触 干燥的设备。干燥的设备。 n 组成组成: 干燥室干燥室(隧道隧道)、输送带、输送带(网带或多孔板链带网带或多孔板链带)、风机、风机、 加热器、提升机和卸料机等。加热器、提升机和卸料机等。 n 分段分段: 沿带向沿带向, 分若干相对独立单元段分若干相对独立单元段(包括循环风机、加包括循环风机、加 热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系热装置、单

13、独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系 统统)。介质温度、湿度和循环量等可独立控制，可使干燥。介质温度、湿度和循环量等可独立控制，可使干燥 优化。优化。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （一）单段带式干燥机 l典型结构举例 l工作过程 l特点 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l工作过程 l 物料在干燥器内均匀运动前移的网带上， l 气流经加热器，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。 l 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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l单层单段式网带式干燥机特点

14、 n优点：网带透气性好，热空气与物料易接触;停留 时间可调; 物料无剧烈运动，不易破碎; 各单元可 独立控制蒸发强度。 n缺点：占地面积大，干燥时间长, 进出料口密封不 严，易漏气。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n 全机分成两个干燥区和一个冷却区。 n 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。 n 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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （二）多段带式干燥机 l 亦称复合型带式干燥机， l 利用多条输送带(多至4条)串

15、联成输送系统。 l 两段式带式干燥机举例(图9.5) l 特点(多段可使物料松动,不同速度, 占地大) 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l特点 n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。 n缺点: 占地面积较大。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l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，

16、然后通过冷却区，最后由终端卸出产品。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （三）多层带式干燥机 l基本构成部件与单层式的类似。 l输送带为多层(可达15，以35层最常用)，上下相叠设在上下相通的干 燥室内。 l层间隔板: 控制干燥介质定向流动。 l各带速度独立可调，后面的速度较低而料层较厚，使大部分干燥介质 与各段物料合理接触分配。提高总干燥速率。 l三层带式干燥机 l结构简单，常用于干燥速度低、干燥时间长的场合(谷物类)干燥， l多次翻料，不适于黏性物料及易碎物料干燥。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n 如图9.6所示。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

17、，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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 四、流化床干燥设备 l 又称沸腾床干燥机, 物料呈沸腾状态干燥。 l 典型流化床干燥系统（图9.7） 主要由构成 新空气 进料 出料 细粉 排风 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 四、流化床干燥设备 l 特点特点 n优点： u设备小产能大、物料逗留时间可调、 u结构简单、占地面积小。 u物料颗粒粉碎和设备磨损也相对较小。 n缺点:操作控制较复杂。 食品工厂机械与设备第

18、九章 干燥机械与设备 n 适宜于处理粉状且不易结块的物料，物料粒度通常为 30m6mm。 n 物料颗粒直径小于30m时，气流通过多孔分布板后极易 产生局部沟流。 n 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。 l流化床干燥机适宜处理的物料 四、流化床干燥设备 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n 降速干燥阶段; n 粉状和颗粒物料,应用的适宜含水范围分别在2%5%和10 15之间。 n 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。 l适用的干燥阶段及物料状态 四、流化床干燥设备 食品工厂机械与

19、设备第九章 干燥机械与设备 n单层圆筒型、 n多层圆筒型、 n卧式多室型、 n振动型、脉冲型、惰性粒子型等。 n复合型的流化床干燥机，如将振动型与惰性粒子型结合 起来构成振动-惰性粒子型的流化床干燥机。 l流化床干燥机的主要型式 四、流化床干燥设备 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 四、流化床干燥设备 （一）单层圆筒型流化床干燥机 （二）多层沸腾床干燥机 （三）卧式多室流化床干燥机 （四）其它型式的流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （一）单层圆筒型流化床干燥机 l 结构如图 9.8所示。 l 工作过程 图9. 8单层圆筒流化床干燥器 废气出至分离器废气出至分离器

20、干燥物料出干燥物料出 湿料进湿料进 热空气进热空气进 分布板分布板 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n 是流化床干燥机的主要部件之一。 n 作用是支持物料，均匀分配气体，以创造良好的流化条件。 n 多采用金属或陶瓷材料制作。 n 各种气流分布板如图9.8所示。 l气流分布板气流分布板 （一）单层圆筒型流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n 作用：使气流能够较为 均匀地到达分布板，并 使得可在较低阻力下达 到均匀布气。 l气流预分布器气流预分布器 （一）单层圆筒型流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n 特点: u优点：结构简单,操作方便。 u缺点

21、：(1)要求床层高,气流压降增大。(2)排料较难 保证水分含量均一。 n 应用: 适用于床层颗粒静止高度低(300400mm)、容易 干燥、处理量较大且对最终含水量要求不高的产品。 （一）单层圆筒型流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （二）多层沸腾床干燥机 l 适用: 要求干燥较均匀, 或干燥时间较长产品。 l 塔形，内设多层孔板， l 物料由上而下, 气流自而上(总体逆流)。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 内部旋转阀 溢流管 多孔板 反转床板 l物料上下层转移方法多种(图9.11) （二）多层沸腾床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l图9.12

22、(1)溢流式多层流化床干燥机 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。 （二）多层沸腾床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n 图9.12(2)穿流板式流化床干燥机 n 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。 n 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0.85mm。 n 为使物料能通过筛板孔流下，筛板孔径应为物料粒 径

23、的530倍，筛板开孔率3040。 n 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1.22。 （二）多层沸腾床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 湿料 产品 热空气 干 燥 室 多孔 分布板 带阀进风 支管 至粉尘回收装置 l横截面长方形，垂直挡板隔成多室，横截面长方形，垂直挡板隔成多室， 挡板下有空间可使物料水平向从一挡板下有空间可使物料水平向从一 室进另一室。每室物料与热空气接室进另一室。每室物料与热空气接 触，触， l气气-固总体固总体-错流。错流。 l各室中热空气可分别控制，前段物各室中热空气

24、可分别控制，前段物 料较湿料较湿-较多热空气，必要时后面可较多热空气，必要时后面可 用冷空气冷却产品用冷空气冷却产品 l目的：降低床层高度,及压强降， 保证均匀干燥。 l结构如图9.13所示。 （三）卧式多室流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n特点：结构简单、制造方便、容易操作、速度快。但热效 率较低，对于多品种小产量物料的适应性较差。 n应用：各种难以干燥颗粒状、片状和热敏性物料。砂糖、 干酪素、葡萄糖酸钙及固体饮料等。 （三）卧式多室流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 (四)其它型式的流化床干燥机 l 传统流化床干燥机不足 l 代表性新型流化床干燥

25、机： 1. 振动流化床干燥机 2. 脉冲流化床干燥机 3. 惰性粒子流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 (四)其它型式的流化床干燥机 l 传统流化床干燥机不足 n 不能干燥其他状态物料。例如，细小结晶体、 浆状、膏浆体。 n 难以对一些黏结性物料均匀干燥。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 1.振动流化床干燥机(图9.14) (四)其它型式的流化床干燥机 平板振动器和气流作用结合;前后分布料段沸腾段分选段。 其他部件与普通机相类似。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 1.振动流化床干燥机(图9.14) (四)其它型式的流化床干燥机 l适用: 过粗或过细颗粒、

26、易黏结、不易流化物料,及 有特殊要求的产品物料(如砂糖:求晶形完整、晶体光 亮、颗粒大小均匀等)。采用此机型，含水46湿砂 糖在沸腾段停留约十几秒,就可得含水0.020.04%经 过筛选的产品。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l结构如图9.15所示。 l工作原理:脉冲进风,使流 化床物料床层受脉冲,强 化传热传质. 2.脉冲流化床干燥机 (四)其它型式的流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n阀门开启时间(一般0.080.2s), 取决于物料厚度和特性。 n阀门关闭时应满足：供入气体完全通过整个床层时物料完 全处于静止状态，以使下次脉冲能在床层中有效传递。 n进风

27、管: 5根, 圆周向均匀布，按1、3、5、2、4顺序轮流开 启，使每次进风点与上次的距离较远。 l阀门开闭与进风管 (四)其它型式的流化床干燥机 2.脉冲流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l 优点:(与常规流化床干燥机相比)： (1)能够流化非球形大颗粒，如直径为2030mm、厚度为 1.53.5mm的蔬菜。 (2)粒子间对流混合较充分，无沟流现象，改善了床层结构。 (3)压降较低，节能效果明显，高达30。 l 应用: 不易干燥或有特殊要求物料的属间歇干燥，粒度范围 10m0.4mm，床高0.10.4m。 (四)其它型式的流化床干燥机 2.脉冲流化床干燥机 食品工厂机械与

28、设备第九章 干燥机械与设备 3. 惰性粒子流化床干燥机 l 适用:溶液、悬浮液、黏性浆状物料 l 技术关键:粒子表面对物料的均匀吸 附、流化效果和干燥物料及时脱离。 l 结构(原理)如图9. 16. (四)其它型式的流化床干燥机 惰性粒 子 悬浮液 热风 至旋风 分离器 空气 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 3. 惰性粒子流化床干燥机 (四)其它型式的流化床干燥机 l惰性粒子 n是这种干燥设备的关键要素，在干燥过程中惰性粒子是 热载体，具有干燥表面、碰撞研磨的作用。 n形状、大小、分布、密度及其流动性对流态化质量有较 大影响。粒子形状以球形为佳，这有利于物料在其表面 形成均匀的薄膜，

29、减少操作时粒子本身的磨损。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 3. 惰性粒子流化床干燥机粒子流化床干燥机 l 特点: 除了一般流化床干燥特点外，还有特点：(1)适用于高水分浆 状物料；(2)干燥与粉碎同在一处完成，可减少物料损失。 l 应用物料: 膏糊状料液、鸡蛋白、蛋黄、动物血、酪蛋白、酵母、 大豆蛋白、肉骨汤等；但不适于形成坚硬高附着作用膜层物料。 (四)其它型式的流化床干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 五、气流干燥设备 l 原理: 利用高速热气流并流输送潮湿粉粒状或块粒 状物料,同时其进行干燥。 l 适用性:潮湿状态仍能在气体中自由流动的颗粒物 料，例如:面粉、谷

30、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。 l 形式:直管、多级管、脉冲、套管、旋风、环管式 等。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 五、气流干燥设备 l 原理: 利用高速热气流并流输送潮湿粉粒状或块粒 状物料,同时其进行干燥。 l 适用物料:潮湿状态仍能在气体中自由流动的颗粒 物料，粒径0.50.7mm以下; 初湿含量不限;终点 水含量0.30.5。 n 物料例子: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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机

31、械与设备 五、气流干燥设备 n 应用例子:乳品和蛋加工，在喷雾干燥后应用,如还 要降低含水量 ，还可加一流化床干燥机。 l 形式:直管、多级管、脉冲、套管、旋风、环管式 等。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 五、气流干燥设备 （一）直管式气流干燥机 （二）其它型式的气流干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （一）（一）直管式气流干燥机直管式气流干燥机 l目前应用最普遍的一种形式。 l如图9.17所示。 l过程:物料, 预热, 底部，被从加 热器送来的热空气吹起。气体与 物料-在流动过程中剧烈相对运 动-充分接触传热传质，完成 干燥。产品由顶部向下排出，废 气分离后向上排入

32、大气。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （一）（一）直管式气流干燥机直管式气流干燥机 干燥强度大。由于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2040m/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，容积传热系数可达 23007000W/m3K，这比转筒干燥机大2030倍。 干燥时间短。对于大多数的物料只需0.52s，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。 l优点 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （一）（一）直管式气流干燥机直管式气流干燥机 占地面积小。由于气流干燥机具有很

33、大的容积传热系数， 所以所需的干燥机体积可大为减小，即能实现小设备大生 产的目标。 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。 l优点 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （一）（一）直管式气流干燥机直管式气流干燥机 无专用的输送装置。气流干燥机的活动部件少，结构简单， 易建造，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，

34、 湿含量可达1040%。 l优点 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 直管式气流干燥机的缺点 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。 l缺点 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （二）（二）其它型式的气流干燥机其它型式的气流干燥机 主要是为了降低气流干燥机的高度，形式： 1多级气流干燥机 2其它新型气流干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n

35、降低了干燥管高度，降低了干燥管高度， n 第一段扩张部分还可对物料颗粒分级第一段扩张部分还可对物料颗粒分级, 小粒随气流动，大粒由旁路通过星形小粒随气流动，大粒由旁路通过星形 加料器进入第二段加料器进入第二段(可避免沉积在管底可避免沉积在管底 转弯处造成堵塞转弯处造成堵塞)。 第一级第一级 图图9.18 两级气流干燥机两级气流干燥机 第二级第二级 分离固体分离固体 的扩张室的扩张室 热空气热空气 进料进料 至旋至旋 风分风分 离器离器 加料器加料器 l两级气流干燥机(图9.18) 1多级气流干燥机 l较多用二级或三级机，用 于含水量较高物料。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 2其它新

36、型气流干燥机 除了用多级代替单级外，对气流 干燥进行强化和改进的还有如图 9.19所示的几种新型方法和设备。 脉冲式气流干燥机 套管式气流干燥机 旋风式气流干燥机 环形气流干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 脉冲式气流干燥机 原有的直管被直径交替缩小与扩大的脉冲管代替， 如图9.19(1)所示。 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

37、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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 套管式气流干燥机 这种干燥机的结构如图9.19(2)所 示。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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 旋风式气流干燥机 如图9.19 (3)所示，物料与热空 气一起以切线方向进入干燥机内， 在内管和外管间作螺旋运动。颗粒 处于悬浮旋转运动的状态，所产生 的离心加速作用使物料

38、在很短的时 间内(几秒)达到干燥的目的。 特点：体积小，结构简单，适 用于干燥那些允许磨损的热敏性物 料；但不适用于干燥含水量高、黏 性大、熔点低、易升华爆炸、易产 生静电效应的物料。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 环形气流干燥机 n 一般的气流干燥机存在着不宜处理结 晶物料及停留时间短的缺点。 n 近年来，国外根据气流干燥机内混相 流动中传热、传质机理，对设备进行 了很多改进，出现了形状复杂的气流 干燥机，如图9.19 (4)所示的环形管气 流干燥机。 n 将干燥管设计成环状(或螺旋状)的主要 目的是延长颗粒在干燥管内的停留时 间。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 六、

39、喷雾干燥机 l 将液状物料通过雾化方式干燥成粉体。 l 产品：许多粉状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低 聚糖粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵物等。 l 也是流行的微胶囊造粒设备之一。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 六、喷雾干燥机 （一）喷雾干燥过程与特点(优点、缺点) （二）基本构成与类型 （三）雾化器 （四）干燥室 （五）喷雾干燥装置系统举例 喷雾干燥原理 l雾化产生10100 m雾滴，巨大表面 积，与热空气(200)接触，瞬间 (0.010.04s)发生强烈热质交换，使 绝大部分水分迅速蒸发气化并被干燥 介质带走。 l包括：雾滴预热、恒速干燥和降速干 燥等三阶段，只需1030s完成

40、干燥过 程。 l水分蒸发吸收气化潜热，液滴表面温 度一般为空气湿球温度(70 )。 l干燥产品(90 )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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l喷雾干燥的主要优点 （1）干燥速度快。 （2）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。 （3）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。 （4）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

41、产品纯度。 （5）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。 （6）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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l喷雾干燥的主要缺点 （1）投资大。由于一般干燥室的水分蒸发强度仅能达到2.54.0kg (m3h)，故设备体积庞大，且雾化器、粉尘回收以及清洗装置等较复杂。 （2）能耗大，热效率不高。一般情况下，热效率为30 40%，若要提高热效率，可在不影响产品质量的前提下，尽量提高进风温 度以及利用排风的余热来预热进风。另外，因废气中湿含量较高，为降低产 品中的水分含

42、量，需耗用较多的空气量，从而增加了鼓风机的电能消耗与粉 尘回收装置的负担。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l基本构成 系统基本构成如图9.21所示，主要由雾化器、干燥室、粉 尘分离器、进风机、空气加热器、排风机等构成。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l喷雾干燥机的形式 形式较多，大体分类如表9- 2所示。不同形式喷雾干燥机的主 要区别在于雾化器、干燥室和加热介质回收利用程度等方面。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l干燥介质利用情形(图9.22) 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 干燥室是喷雾干燥机的核心，在此经雾化器雾化的料液滴与 由进风机吸送来并经

43、加热器加热的空气接触，迅速受热使水分气化 而成为固体粒子，一部分大的落入器底、另一部分则随湿热空气一 道进入粉尘回收装置分离成湿空气与粉尘。离开分离器的湿空气或 者由排风机直接排入大气，或者部分进行余热回收，以提高干燥机 的热效率。干燥机底和分离器分离得到的干燥产品可以直接出料进 行包装，也可经过一个粉体冷却器进一步冷却后再出料。 l干燥室 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （三）雾化器 雾化器也称喷雾器。常见的雾化器形式有三种，即压 力式、离心式和气流式雾化器。 1压力式雾化器 2. 离心式雾化器 3气流式雾化器（自习） 4三类雾化器比较 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 1

44、压力式雾化器 l 实际上是一种喷雾头，装在一段直管构成所谓的喷枪。 l 喷雾头(喷枪)需要与高压泵(三柱塞泵)配合。 l 工作原理 l 结构形式 l 大型机通常用多支喷枪工作，单个喷头(产能)有限，。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l压力式雾化器的工作原理 n 高压泵使料液获(720MPa)压力 ，从喷雾 头喷(0.51.5mm)孔小出来，雾化成雾滴。 n 料液雾化分散度影响固素: n喷嘴结构、 n料液流出速度和压力、 n料液物理性质(表面张力、黏度、密度等)。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l压力式雾化器的结构形式 有多种，常见的有如图9.23所示的M型、S型等，M型

45、喷头的结构如 (1)所示，其中喷嘴是易磨件，材料：不锈钢1周；耐磨性材料(如红宝 石1年左右)制成。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 2.离心式雾化器 l 由机械或气流 驱动装置使喷 雾转盘旋转。 l 外形及结构 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l离心式雾化的机理 离心式雾化的机理是借助高速转盘产生离心力，将料液高 速甩出成薄膜、细丝，并受到腔体空气的摩擦和撕裂作用而雾 化，图9.25所示为离心雾化的情形。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 转盘是离心雾 化器的关键部件， 形式有多种，图 9.26所示为一些 离心喷雾转盘的 实物。 离心雾化器转盘(图9.26) 食品

46、工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 3气流式雾化器 l 气流式雾化器是依靠高速气流工作的雾化 器。雾化原理是利用料液在喷嘴出口处与 高速运动(一般为200300m/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。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。料液的分散 度取决于气体的喷射速度、料液和气体的 物理性质、雾化器的几何尺寸以及气料流 量之比。 l 图9.27所示为气流式雾化的实际情形。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 有多种，常见的有二流式、三流式、四流式和旋转式，其结

47、构如图9.28所示。 3气流式雾化器 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 4三类雾化器比较 l 三类雾化器各有特点(表9-3)。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 4三类雾化器比较 l 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。 l 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%。 l 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。 l 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。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （四）干燥室 l 干燥室结构 l 结

48、构形式(厢式 塔式两大类) 1. 厢式干燥室 2. 塔式干燥室 3. 热气流与雾滴流向 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l结构形式 厢式 塔式两大类， 每类干燥室由于处理物料、受热温度、 热风进入和出料方式等的不同，结构形式又 有多种。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l干燥室结构 n 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。 n 为了节能和防止(带有雾滴和粉末的)热湿空气在器壁 结露，室壁均为保温层构成，且内壁不锈钢板。 n 振动装置，安装在壳体上，尽量避免粉末黏附于器 壁，并使黏粉抖落。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械

49、与设备 1厢式干燥室 l又称卧式干燥室，用于水平方向的压力喷雾干燥。 l两种型式 l平底和。前者在处理量不大时，可在干燥结束后由人工打开干燥 室侧门对器底进行清扫排粉，规模较大的也可安装扫粉器。 l斜底后者底部安装有一个供出粉用的螺旋输送器。 l通常厢式干燥室的后段有净化尾气用的布袋过滤器，并将 引风机安装在袋滤器的上方。 l缺点: 重力作用，雾滴在干燥室内行程较短，接触时间也短，且不均 一，产品水分含量不均匀；卸料也较困难. 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 2塔式干燥室 l 常称为干燥塔，新型喷雾干燥设备几乎都用塔式结构。 l 上部为圆柱形 l 底部有: 锥形底、平底和斜底三种。

50、l 对于吸湿性较强且有热塑性的物料，往往会造成 干粉黏壁成团的现象，且不易回收，必须具有塔 壁冷却措施。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l三种常用于塔壁冷却的方法 （1）由塔的圆柱体下部切线方向进入冷空气扫过塔 壁。 （2）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。 （3）沿塔内壁安装旋转空气清扫器，通冷空气进行 冷却。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 3热气流与雾滴流向 喷雾干燥室内热气流与雾滴的流动方向，直接关 系到产品质量以及粉末回收装置的负荷等问题。 各型喷雾干燥设备中，热气流与雾滴的流动方向 有并流、逆流及混流三类。 l并流操作如图9.29(

51、1)、(2)所示 n 并流操作时由于热空气与雾滴以相同的方向 运动，与干粉接触时的温度最低，因而目前 在食品工业中，如乳粉、蛋粉、果汁粉等的 生产，大多数均采用并流操作，其它两种操 作则较少采用。 n 并流式可分为水平、垂直下降和垂直上升式 三种。 n 水平并流式和垂直上升并流式仅适用于压力 喷雾。 n 垂直下降并流适用于压力喷雾图9.29(1)，也 适用于离心喷雾图9.29(2)，热风与料液均自 干燥室顶部进入，粉末沉降于底部，而废气 则夹带粉末从靠近底部的排风管一起排至集 粉装置。这种设计有利于微粒的干燥及制品 的卸出，缺点是加重了回收装置的负担。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备

52、 l逆流操作如图9.29(5)所示 热风自干燥室的底部上升，料 液从顶部喷洒而下。在这种操作中， 已干制品与高温气体相接触，因而 不可能用于热敏性物料的干燥。由 于废气由顶部排出，为了减少未干 雾滴被废气带走，必须控制气体速 度保持在较低的水平。这样，对于 给定的生产能力，干燥机的直径就 很大。但这种操作由于传热、传质 的推动力都较大，所以热能利用率 较高。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l混流操作如图9.29(3)、(4)所示 这种流向的优点是综 合了并流和逆流的优点， 削弱了两者明显的弊端， 且有搅动作用，所以脱 水效率较高。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 （五）喷

53、雾干燥装置系统举例 系统组成：雾化器、干燥室，空气过滤器、加热器(直接燃烧加热 或间接加热)，热风分配器，风机，产品收集装置和尾气分离装置。 流程形式有多种，最常见开放式，国内外普遍使用。 1压力喷雾干燥机系统 2离心喷雾干燥机系统 关于冷却系统。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 1压力喷雾 干燥机系统 l图9.30所示: l主要构成:空气过滤器、进风机、 空气加热器、热风分配器、压 力喷雾器、干燥塔、布袋过 滤器和排风机等。 l进风机、空气加热器和排风机 安排在一个层面。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l工作原理 经空气过滤器过滤的洁净空气，由进风机吸入 送入空气加热器

54、加热至高温，通过塔顶的热风分配 器进入塔体。热风分配器由呈锥形的均风器和调风 管组成，它可使热风均匀地呈并流状以一定速度在 喷嘴周围与雾化浓缩液微粒进行热质交换。经干燥 后的粉粒落到塔体下部的圆锥部分，与布袋过滤器 下螺旋输送器送来的细粉混合。不断由塔下转鼓阀 卸出。塔体下部装在空气振荡器。可定时轮流对敲 击锥体，使积粉松动而沿塔壁滑下。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l布袋过滤器 n 布袋过滤器内部分为三组，每组风管与排风机相 连，各组可轮流在关断排风管的同时振动布袋， 以振落袋内积粉。 n 布袋过滤器下方有一螺旋输送器，将布袋振动下 来的粉末输送至塔体圆锥部分与塔内粉粒混合从

55、塔下转鼓阀排出。 n 通过布袋过滤器回收夹带粉尘后的废气，经由排 风机排入大气。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l压力喷雾器 n 单喷嘴，装于塔顶。 n 喷嘴的孔径较大（一般2mm以上），可得较大粉 粒。 n 供料泵:三柱塞式高压泵。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l干燥塔 干燥塔体的上部为圆柱形，下部为圆锥 形。塔体上下有两个清扫门用于清扫塔壁积 粉。布袋过滤器紧靠在干燥室旁边。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 2离心喷雾干 燥机系统 l 并流式如图9.31。 l 组成原理与压力式 基本相同。 l 与压力式区别 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l离

56、心式与压力式喷雾干燥机的区别 n最大区别：雾化器不同，雾化能量来自离心喷雾头的离 心力，不需要高压泵。 n其他区别： u热风分配器为蜗旋状； u塔圆柱体部分径高比较大（雾炬化半径大）； u布袋可装在塔内，分两组，可轮流工作。布袋落下细粉 直接进入干燥室锥体。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l关于冷却系统 n干燥室:出粉温度较高（约90），需要冷却。 n普通冷却：凉粉室静置。 n先进系统：流化床技术，干燥塔出来粉在流化床再干燥， 然后流态化冷却。尾气净化在流化床之后 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 第二节 传导型干燥设备 l 热能:主要靠导热提供，要求物料与加热面紧密接触。

57、 l 适用: 溶液、悬浮液和膏糊状固-液混合物。 l 主要优点：热能利用经济，不需大量热空气，热效率远 高于热风干燥机；可真空，特别适用于易氧化食品。 l 分类：连续式和间歇式；常压和真空。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 第二节 传导型干燥设备 一、滚筒干燥机 二、真空干燥箱 三、带式真空干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 一、滚筒干燥机 l 结构构成 n主体 ：水平转动内部通过热载体的中空金属圆 筒。 n加料机构:浸没式、洒溅式。 n卸料机构:铲刀、 出料螺旋等 l 分类：单滚筒双滚筒式（均可有常压和真空两种 形式）。 n 浸没式加料,膜厚0.11.0mm。 n 滚

58、筒回转3/47/8转，完成干燥， 由刮刀刮下，由螺旋输送器送 走。 n 滚筒转速，一般28r/min。取 决筒大小及物料性质等. n 干燥产生水汽: 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。 1 2 3 4 5 6 （1）单滚筒式 l单滚筒干燥机 一、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。 加 料 口 出 气 口 刮 刀 滚 筒 （2）双滚筒式 l双滚筒干燥机 一、滚筒干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 将滚筒密闭在真空室内， 便可成为真空滚筒干燥机- -图9.33所示。 真空滚筒干燥机的进料、 卸料

59、刮刀等的调节必须在 真空干燥室外部来操纵， 所以成本较高， 一般只用于极热敏物料。 l真空滚筒干燥机 一、滚筒干燥机 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 二、真空干燥箱 l 主体一真空密封干燥室，间歇式，适用于固体或热敏 性、氧敏性液体食品物料。 l 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。 l 操作过程中，加热面温度需要严格控制，以免与干燥 盘接触的物料局部过热。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 n 如图9.34所示，室 内装有通加热剂的 加热管、加热板、 夹套或蛇管等，其 间壁则形成盘架。 n 被干燥的物

60、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。 n 干燥过程产生的水 蒸气由连接管导入 混合冷凝器。 l结构 二、真空干燥箱 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 l壳体形状（图 9.35) n可方形， n也可圆筒形。 二、真空干燥箱 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 三、带式真空干燥机 l 连续式真空干燥设备， l 主要用于液状与浆状物料 l 干燥室一般为卧式圆筒，内装钢带式输送机械。 l 有单层和多层带式两种形式。 食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 辐射元件辐射元件加热滚筒加热滚筒 接真空系统接真空系统 冷却滚筒冷却滚筒 出料闭风装置出料闭风装置进