物料干燥设备

1、第九章 物料干燥设备本章学习目标1. 了解物料干燥原理及工艺对于干燥设备的技术要求2. 掌握物料干燥设备的主要类型及其应用特点3. 掌握各种干燥设备的基本原理和性能特点4. 掌握干燥设备的选用和使用要点目录干燥原理及对干燥设备的技术要求通风干燥设备滚筒干燥设备真空干燥设备喷雾干燥设备升华干燥设备第一节 概述一、干燥方法1. 种类： 自然干燥和人工干燥2. 原理： 利用自然的太阳能辐射热和常温空气，晒干、吹干和晾干。3. 特点： 简便易行，成本低廉，受自然条件限制，干燥时间长，损耗大 ，产品质量较差。4. 应用： 杏、葡萄、柿、枣、黄花菜、竹笋等二、人工干燥法三、干燥的发展趋势干燥原理及对干燥设

2、备的技术要求四、干燥工程1. 物料受热 干燥时，相继发生两个过程：a) 表面 汽化：热量从周围环境传递至物料表面使其表面水分蒸发；b) 内部 扩散：物料内部水分传递到物料表面2. 干燥工程中水分的内 部扩散和外部表面汽化是同时进行的，在不同阶段其速率不同，而 整个干燥过程由两个过程中较慢的一个阶段控制。1) 表面汽化控制2) 干燥过程由表面汽化控制：如果表面汽化速率小于内部扩散速率，则物料内部 水分能迅速到达表面，使表面保持充分湿润，此时干燥过程由干燥过程由表面 汽化控制3. 改善干燥速率的方法： 改变影响表面汽化的因素，就能使干燥速率发生变化，如在对流干燥中降低空气相对湿 度、改善空气流动状

3、况等，可以提高干燥速率； 在传导干燥和辐射干燥中提高导热或辐射强度、改善湿空气与物料的接触与流动状况等有助 于提高干燥速率内部扩散控制 内部扩散控制：如果表面汽化速率大于内部扩散速率，则没有足够的水分扩散到表面以供汽 化，此时干燥工程受内部扩散控制。欲提高干燥速率，必须从改善内部扩散着手减小物料厚度，以缩短水分的扩散距离； 使物料堆积疏松、采用空气穿流物料层，以增大干燥表面积； 搅拌或翻动物料使深层湿物料暴露于表面； 采用接触加热或微波加热，使深层料温高于表面等。在食品干燥末期，物料水分较少，整个过程由内部扩散控制，是干燥速率不断减少的 降速干燥五. 干燥设备技术要求分类：按干燥室内操作压力：

4、常压干燥器和真空干燥器 按操作方式：连续干燥器和间歇干燥器 按干燥介质和物料的相对运动方式：并流、逆流和错流干燥器按供热方式：对流干燥器、接触干燥器、辐射干燥器和介电干燥器六、供热方式对干燥设备的影响 为干燥设备提供热量主要通过对流、传导和辐射 对流加热干燥器：由流过物料表面或穿过物料层的热空气或其他气体供热，蒸发的水分 由于干燥介质带走特点：初始恒速干燥阶段，物料表面温度为对应加热介质的湿球温度。干燥末期降速阶 段，物料的温度之间逼近介质的干球温度。在干燥热敏性物料时，必须考虑此因素。传导干燥器又称接触干燥器，由干燥器内的加热板（静止或移动的）传导供热，蒸发的 水分由真空操作或少量气流带走。

5、对热敏性物料宜采用真空操作。接触干燥器比对流干 燥器的热效率高。辐射干燥器由于投资和操作费用较高，故用于高值产品的干燥和排除少量难以排除的水 分四、操作温度和操作压力对干燥设备的影响 对于给定的蒸发量，高温操作可以采用较低的介质流量和较小的设备。 在真空环境，温度低于水的三相点操作的冷冻干燥是一种特殊情况，冷冻干燥时冰直接升 华为水蒸气，虽然升华需要的热量比蒸发低数倍，但真空操作费用昂贵。例如，咖啡的冷 冻干燥，其价格为喷雾干燥 23倍，但产品质量和香味的保存则较佳。五、干燥设备的选用1）干燥器选用原则：2）当地的资源与自然条件：热源和动力；原料：来源地、批量与供应季节、方式等； 自然条件：温

6、度、相对湿度等；交通运输：道路与运输设备等3）物料性能及干燥特性：物料的形态，包括大小、形状、固态或液态等；物料的物理 特性，包括密度、粘附性和水含量及其结合状态等；干燥特性，包括热敏性和受热收 缩、表层硬结等性质4）干燥产品的要求：对产品质量的要求，按单位时间的成品产量或原料处理量或水蒸发 量计算。对成品形态的要求，包括几何形状、结晶光泽和结构（多孔组织）等。对 产品水分的要求。对产品干燥均匀性的要求。对产品的卫生要求。六、干燥器的选型步骤1) 首先按湿物料的形态、物理特性和对产品形态、水分等要求，初选干燥器的类型2) 按投资能力和处理量大小确定设备规模、操作方式(连续或间歇 )、自动化程度

7、3) 根据物理的干燥特性和对产品品质的要求，确定干燥方式(常压或真空、单段或多段)4) 根据热源条件和干燥方法确定加热装置 按处理量估算出干燥器的容积 按原料、设备即操作费用估算产品成本通风干燥设备传统的干燥设备5) 应用 ：块状、片状、颗粒状等食品物料的干燥6) 原理： 常压或真空状态下，利用热风除去物料中的水分。7) 种类： 厢式干燥机、带式干燥机和流化床干燥机厢式干燥机 特点：间歇式对流干燥机，结构简单，容易制造，投资小，通用性强，设备安装不当易漏气， 装卸物料不便，生产率低。适用：小批量土特产品、水果、蔬菜的干制 烘房：由烤架、加热炉、烟道、烟囱与干燥容器等组成烤房周围有保温层，烟气经

8、地道到墙道、最后经烟囱排出；烤房内有烤架、烤盘，作业 时由烘房的地面和墙壁供热，干燥物料，废气由排气筒排出 优点：升温排湿快，烤房较高，空间利用率较大，热能利用较好； 缺点：操作劳动强度大， 厢式干燥机性能主要影响因素1) 热风速率： 为了提高干燥速率，需要有较大的传热系数，为此应加大热风的循环速率， 同时，风速应小于物料临界风速，以防止物料被带出。2) 物料层的间距： 在干燥机内，多层框架上料盘之间形成了空气流动的通道。空气通道的 大小与框架层数有关，它对于干燥介质的流速、流动方向和分布有影响。3) 物料层的厚度： 为了保证干燥物料的质量，除采取降低厢内循环热风温度外，减小物料层厚度也是一个

9、措施。物料层厚度由实验确定，通常为10100min。4) 风机的风量： 风机的风量根据计算所得的理论值 (空气量 )和干燥器内泄漏量等因素确定。 为了使气流不出现死角，风机应安装在合适的位置，同时安装整流板以控制风向，使热 风分布均匀。2 箱式干燥机3 移动床干燥机4. 逆流型隧道式干燥机5. 混合型隧道干燥机6. 穿流型隧道式干燥机7. 影响干燥作用的因素8. 带式干燥机9. 滚筒干燥机滚筒干燥机工作原理滚筒干燥的特点“1) 操作特性大，适应性广。影响滚筒干燥速度作业的加热介质温度、物料性质、料膜厚度、 滚筒转速等的主要因素均可单独调节，而且便于调节而适应不同物料和不同产量。2) 热效率高，

10、约 80。因采用传导方式进行传热，风向稳定，热损失仅为除端盖散热和辐 射3) 干燥速度高，干燥时间断。物料呈0.51.5mm厚的薄膜状干燥，整个干燥周期仅需1015s，特别适合浆状食品物料的干燥4) 滚筒表面温度高，易造成蛋白质结构变化而使得产品不易溶解，产品品质较差，故不适 用于产品质量和溶解度要求高的物料。5) 筒体及刮刀易磨损，使用周期短。真空干燥设备原理： 低压下，对物料加热进行干燥，能减少品质的损失。真空干燥的主要特点 :1) 干燥过程物料温度第，无过热现象，水分易于蒸发，所需时间短，同时所得产品可形成多孔结构，具有较好的溶解性、复水性、色泽和口感。2) 产品的最终含水量低。带式真空

11、干燥机喷雾干燥设备特点：1. 浆状原料直接干燥成粉粒状产品，不需要粉碎、分级等操作，直接制成粉末产品，简化了工 序、节省了设备；2. 适于热敏性物质，物料微粒化后，表面积增大，干燥迅速，且产品温度不超过热风的湿球温 度，防止物料过热变质；3. 制品的溶解性和流动性好，雾滴与热风接触，水分蒸发极快，可以形成中空球状或疏松团粒 状的粉体，制品有良好的冲调性和流动性。4. 雾滴大小和均匀程度对产品质量和技术经济指标影响很大。 雾化器种类：压力式，离心式和气流式三、压力式雾化器四、离心式雾化器气流式喷头三种喷头的比较离心喷雾干燥机工艺流程 箱式平底型喷雾干燥机1) 组成：空气过滤器、进风机，空气加热器

12、，喷雾器，干燥室，布袋过滤器，排风机2) 工作过程：经空气过滤器过滤的洁净空气，经加热器加热至高温后在热风风箱内分成几 股气流，使热风均匀地分配进入干燥室。当与喷嘴中喷出的分散成雾状的浓乳微粒接触 时，时微粒干燥。3) 特点：干燥过程在密闭状态下进行，室内有一定负压，卫生条件好，可避免粉尘外逸。 采用平底，有利于人进入清理，但出粉比较困难。带冷却器的塔式喷雾干燥机1) 组成：高压泵，蒸汽加热器，空气预热器，干燥室，旋风分离器，消音器和冷却器2) 工作过程：浓缩液料从贮料罐通过高压泵和雾化器喷入干燥室。空气经两次的蒸汽间接，形成热风送入干燥室。干燥成品至干燥室下部用冷风冷却，从底部卸出。废气中挟

13、带的粉尘经分离器重进入干燥室，废气经消音器排入大气。单层流化床干燥示意图五、单级气流干燥机1) 组成：干燥管、旋风分离器、出料器、加料器、热交换器等2) 工作过程：空气经过滤，进入热交换器，被加热后与加料器送入的六. 两级气流干燥机3) 结构：有两套干燥、分离装置串连组成4) 工作过程：工作是物料先进入第一级干燥管，利用第二级旋风分离器 排出的废气进行干燥，通过第一级旋风分离器和风机，受来自空气加 热器的热风的作用进入3. 气流干燥机1) 原理：将细粉或颗粒状的湿物料，用较高速热空气流分散呈悬浮状，并随热气流运动进 行热交换的干燥设备。2) 应用：淀粉、味精等加工。3) 特征：1. 干燥强度大

14、；由于物料在热气流中呈悬浮状态，颗粒被热空 包围，改善了气流与物料的接触条件；另外气流速度较大，气流与物料之间有强烈的相对运 动，故干燥强度较大。2. 因气流速度较大，干燥时间短；物料温度低，3. 结构简单，处理量大4. 适应性差：对块、膏糊状湿物料需先进行粉碎后再气流干燥。对产品的水分要求再 3以下，或要求保持结晶形状、光泽及易粘附于干燥管的物料不适用，动力消耗较 大，使用较高速气流，需选用高、中压离心风机4. 单层流化床干燥示意图5. 五层流化床干燥示意图六、回转式干燥机1） 原理：颗粒状、短条状、片状物料通过旋转圆筒内部时，与筒内热风或加热壁面有效地 接触而被干燥地设备。2） 应用：鱼粉

15、、果粉、瓜子、牧草等产品的干燥操作。3）结构：筒体、抄板、驱动装置、轮箍和拖轮、空气密封装置4）分类：直接加热式（顺流式，逆流式，错流式等）；间接加热式（内置加热管式，筒壁 加热式）；复合加热式（热风与物料先顺流加热，后逆流加热）5）特征： 1.生产能力大，水分蒸发量大，连续作业，机械化程度较高。2. 对物料地适应性强，即使物料的水分、粒度由较大变化，亦能 适用。3. 顺流式回转干燥机，能使用高温热风，若使排风大量循环，则 热效率可达 80 以上。4. 操作稳定方便，费用较低，产品干燥地均匀性较好。5. 比较笨重， 金属材料耗量大， 设备投资较高。 占地面积大， 传动部件多需经常检修。七、回转式青饲料干燥机八、升华干燥设备（ 冷冻干燥）1） 原理： 使含水物质温度降至冰点以下，使水分凝固成冰，而后在较高真空度下使冰直接 升华而除去水分的干燥方法。